How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

תרגום: Or Sinai עריכה: zeeva livshitz

By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.

בשנת 1917, אלברט אינשטיין הסביר את הקשר בין חלל וזמן.

But, that year, he designed a flawed airplane wing.

אבל, באותה שנה, הוא עיצב כנף מטוס פגומה.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

הנסיון שלו היה מבוסס על תאוריה חלקית של טיסה.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

למעשה, הסברים בלתי מספקים ולא מדויקים עדיין מסתובבים היום.

So, where did Einstein go wrong?

אז, איפה אינשטיין טעה?

And how do planes fly?

ואיך מטוסים עפים?

Though we don’t always think of it this way, air is a fluid medium—

למרות שאנחנו לא תמיד חושבים על זה בדרך הזו, אוויר הוא אמצעי נוזלי

it’s just less dense than liquids like water.

זה פשוט פחות צפוף מנוזלים כמו מים.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

דברים שקלים יותר מאויר יכולים לצוף בתוכו,

while heavier objects require an upward force, called lift, to stay aloft.

ולעומת זאת חפצים כבדים יותר דורשים ציפה, הנקראת כוח עילוי כדי להישאר למעלה.

For planes, this force is mostly generated by the wings.

עבור מטוסים, הכוח הזה לרוב נוצר על ידי כנפיים.

One especially pervasive false description of lift

תיאור שגוי נרחב במיוחד של כוח עילוי

is the “Longer Path” or “Equal Transit Time” explanation.

הוא ״מסלול ארוך יותר״ או תאוריית ״עקרון זמן המעבר השווה״.

It states that air molecules traveling over the top of a curved wing

היא קובעת שמולקולות אוויר שנעות מעל הכנף המעוקלת

cover a longer distance than those traveling underneath.

מכסות מסלול ארוך יותר מאשר אלו שנעות מתחת.

For the air molecules above to reach the wing’s trailing edge

בשביל שמולקולות האוויר שמעל יוכלו להגיע לקצה האחורי בכנף המטוס

in the same instance as those that split off and went below,

באותה דרך של אלו שהתפצלו ועברו מתחת,

air must travel faster above,

אוויר חייב לנוע מהר יותר מעל,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

וליצור כיס של לחץ נמוך יותר, שמרים את המטוס.

This explanation has been thoroughly debunked.

ההסבר הזה הופרך ביסודיות.

Air molecules floating above and below the wing don't need to meet back up.

מולקולות אוויר שצפות מעל ומתחת לכנף אינן צריכות להיפגש בחזרה למעלה.

In reality, the air traveling above reaches the wing’s trailing edge

למעשה, האוויר שנע מעל מגיע לקצה האחורי בכנף

much faster than the air beneath.

הרבה יותר מהיר מהאויר שמתחת.

To get a sense of how lift is actually generated,

כדי להבין איך כוח עילוי בעצם נוצר,

let's simulate an airplane wing in motion.

בואו ניצור סימולציה של כנף מטוס בתנועה.

As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.

כשהמטוס זז קדימה, הכנף משפיעה על התזוזה של האויר סביבו.

As air meets the wing’s solid surface, a thin layer sticks to the wing.

כשהאוויר פוגש את המשטח הקשיח של הכנף, שכבה דקה נצמדת לכנף.

This layer pulls the surrounding air with it.

שכבה זו מושכת את שאר האוויר איתה.

The air splits into pathways above and below the wing,

האוויר מתפצל למסלולים מעל ומתחת לכנף,

following the wing’s contour.

עוקב אחר קו המתאר של הכנף.

As the air that’s routed above makes its way around the nose of the wing,

כשהאוויר שמנותב מעל עושה את דרכו לאף של הכנף,

it experiences centripetal acceleration,

הוא חווה האצה צנטריפטלית,

the force you also feel in a sharply turning car.

כמו הכוח שניתן להרגיש במכונית שפונה בחדות.

The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.

האוויר שמעל צובר יותר מהירות מהאויר שנע מתחת.

This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing,

המהירות הגוברת הזו משולבת עם ירידה בלחץ מעל הכנף,

which pulls even more air across the wing’s upper surface.

אשר מושך אפילו יותר אוויר מעבר למשטח העליון של הכנף.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

האוויר שמרחף על פני המשטח התחתון, בינתיים

experiences less of a change in direction and speed.

חווה פחות שינוי בכיוון ומהירות.

The pressure across the wing’s lower surface is thus higher

הלחץ מעבר למשטח התחתון יותר של הכנף הוא גבוה יותר

than that above the upper surface.

מאשר זה שנמצא במשטח העליון.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

התוצאה של ההבדל הזה הוא ציפה של כוח עילוי.

The faster the plane travels,

ככל שהמטוס נע מהר יותר,

the greater the pressure difference, and the greater that force.

כך ההבדל בלחץ גדול יותר, וכך גדול יותר הכוח הזה.

Once it overcomes the downward force of gravity,

כשהוא מתגבר על כוח הכבידה כלפי מטה,

the plane takes off.

המטוס ממריא.

Air flows smoothly around curved wings.

אוןיר זורם באופן חלק סביב הכנפיים המעוקלות.

But a wing’s curvature is not the cause of lift.

אבל העיקול של הכנף אינו הסיבה של כוח העילוי.

In fact, a flat wing that’s tilted upwards can also create lift—

למעשה, כנף שטוחה שנוטה כלפי מעלה גם יכולה ליצור כוח עילוי

as long as the air bends around it,

כל עוד האוויר מתעקל סביבה,

contributing to and reinforcing the pressure difference.

תורם ומחזק את ההבדל בלחץ.

Meanwhile, having a wing that’s too curved or steeply angled

בינתיים, כאשר יש כנף שהיא יותר מדי מעוקלת או בשיפוע

can be disastrous:

זה יכול להיות הרסני:

the airflow above may detach from the wing and become turbulent.

זרימת האוויר שמעל עלולה להתנתק מהכנף ולהפוך סוערת.

This is probably what happened with Einstein’s wing design,

זה כנראה מה שקרה עם הכנף שאינשטיין תכנן,

nicknamed “the cat’s back.”

שכנויה היה ״הגב של החתול.״

By increasing the wing’s curvature,

על ידי הרחבת העקמומיות של הכנף,

Einstein thought it would generate more lift.

אינשטיין חשב שזה ייצור יותר כוח עילוי.

But one test pilot reported that the plane wobbled

אבל טייס מבחן דיווח שהמטוס התנדנד

like “a pregnant duck” in flight.

כמו ״ברווזה בהריון״ בטיסה.

Our explanation is still a simplified description

ההסבר שלנו הוא עדיין הסבר פשוט.

of this nuanced, complex process.

של התהליך המסובך הזה.

Other factors, like the air that’s flowing meters beyond the wing’s surface—

גורמים אחרים, כמו האוויר שמרחף מטרים מתחת לבסיס הכנף

being swept up, then down—

זזים מעלה, ואז מטה

as well as air vortices formed at the wing’s tips,

גם כשמערבולות אוויר נוצרו בקצוות הכנפיים,

all influence lift.

הכל משפיע על כוח העילוי.

And, while experts agree that the pressure difference generates lift,

וכשמומחים מסכימים על כך שההבדל בלחץ יוצר כוח עילוי,

their explanations for how can vary.

ההסברים שלהם על איך שונים זה מזה.

Some might emphasize the air’s behavior at the wing’s surface,

אחדים ידגישו את התנהגות האוויר במשטח הכנף,

others the upward force created as the air is deflected downwards.

ואחרים את כוח העילוי שנוצר כשהאויר מוטה למטה.

However, there's no controversy when it comes to the math.

אולם, אין מחלוקת כשמדובר במתמטיקה.

Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations

מהנדסים משתמשים בנוסחאות בשם משוואות נאוויה-סטוקס

to precisely model air’s flow around a wing

כדי ליצור במדויק מודל זרימת האוויר סביב הכנף

and detail how lift is generated.

ולפרט כיצד כוח עילוי נוצר.

More than a century after Einstein’s foray into aeronautics,

יותר ממאה לאחר הגיחה של אינשטיין לאווירונאוטיקה,

lift retains its reputation as a confounding concept.

כוח עילוי שומר על המוניטין שלו כמושג מבלבל.

But when it feels like it’s all going to come crashing down, remember:

אבל כשזה מרגיש כאילו כל זה הולך להתרסק, זכרו:

it’s just the physics of fluid in motion.

זה רק הפיזיקה של הנוזל בתנועה.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

יצירת וידאו זה הייתה אפשרית בעזרת תמיכתם של מלונות מריוט.

With over 590 hotels and resorts across the globe,

עם יותר מ- 590 מלונות ואתרי נופש ברחבי העולם,

Marriott Hotels celebrates the curiosity that propels us to travel.

מלונות מריוט חוגגים את היצירתיות שמניעה אותנו לטייל.

Check out some of the exciting ways TED-Ed and Marriott are working together,

תבדקו את כמה מהדרכים המלהיבות בהן שטד-אד ומריוט עובדים יחד,

and book your next journey at Marriott Hotels.

והזמינו את הטיול הבא שלכם במלון מריוט.