Théories dans la production de l'ascenseur 

Afin de réaliser le vol dans une machine plus lourde que l'air, il y a plusieurs obstacles que nous devons surmonter. L'un de ces obstacles, discuté précédemment, est la résistance au mouvement appelée traînée. L'obstacle le plus difficile à surmonter dans l'aviation, cependant, est la force de gravité. Une aile se déplaçant dans l'air génère la force appelée portance, également évoquée précédemment. Une portance de l'aile supérieure à la force de gravité, dirigée à l'opposé de la direction de la gravité, permet à un aéronef de voler. La génération de cette force appelée portance est basée sur certains principes importants, les lois fondamentales du mouvement de Newton et le principe de pression différentielle de Bernoulli. 

Les lois fondamentales du mouvement de Newton

La formulation de la portance a été historiquement une adaptation au cours des derniers siècles des lois physiques fondamentales. Ces lois, bien qu'apparemment applicables à tous les aspects de la portance, n'expliquent pas comment la portance est formulée. En fait, il faut tenir compte des nombreux profils aérodynamiques qui sont symétriques, mais qui produisent une portance importante.

Les lois physiques fondamentales régissant les forces agissant sur un aéronef en vol ont été adoptées à partir de théories postulées développées avant qu'un humain ne pilote avec succès un aéronef. L'utilisation de ces lois physiques est née de la révolution scientifique, qui a commencé en Europe dans les années 1600. Poussés par la conviction que l'univers fonctionnait de manière prévisible et ouverte à la compréhension humaine, de nombreux philosophes, mathématiciens, scientifiques naturels et inventeurs ont passé leur vie à percer les secrets de l'univers. L'un des plus connus était Sir Isaac Newton, qui non seulement a formulé la loi de la gravitation universelle, mais a également décrit les trois lois fondamentales du mouvement. 

Première loi de Newton : "Chaque objet persiste dans son état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite à moins qu'il ne soit obligé de changer cet état par des forces qui lui sont imprimées."  

Cela signifie que rien ne commence ou ne s'arrête de bouger jusqu'à ce qu'une force extérieure le fasse bouger. Un aéronef au repos sur la rampe reste au repos à moins qu'une force suffisante pour vaincre son inertie ne soit appliquée. Une fois qu'il est en mouvement, son inertie le maintient en mouvement, soumis aux diverses autres forces agissant sur lui. Ces forces peuvent augmenter son mouvement, le ralentir ou changer sa direction.

Deuxième loi de Newton : « La force est égale au changement de quantité de mouvement par changement de temps. Pour une masse constante, la force est égale à la masse multipliée par l'accélération. 

Lorsqu'un corps est soumis à une force constante, son accélération résultante est inversement proportionnelle à la masse du corps et est directement proportionnelle à la force appliquée. Cela prend en compte les facteurs impliqués dans le dépassement de la première loi de Newton. Il couvre à la fois les changements de direction et de vitesse, y compris le démarrage à partir du repos (accélération positive) et l'arrêt (accélération ou décélération négative).

Troisième loi de Newton : "Pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée." 

Dans un avion, l'hélice se déplace et repousse l'air ; par conséquent, l'air pousse l'hélice (et donc l'avion) ​​dans la direction opposée - vers l'avant. Dans un avion à réaction, le moteur pousse une bouffée de gaz chauds vers l'arrière ; la force de réaction égale et opposée pousse contre le moteur et fait avancer l'avion.

Principe de pression différentielle de Bernoulli

Un demi-siècle après que Newton a formulé ses lois, Daniel Bernoulli, un mathématicien suisse, a expliqué comment la pression d'un fluide en mouvement (liquide ou gaz) varie avec sa vitesse de déplacement. Le principe de Bernoulli stipule que lorsque la vitesse d'un fluide en mouvement (liquide ou gaz) augmente, la pression à l'intérieur du fluide diminue. Ce principe explique ce qui arrive à l'air passant au-dessus du sommet incurvé de l'aile de l'avion.

Une application pratique du principe de Bernoulli est le tube venturi. Le tube venturi a une entrée d'air qui se rétrécit en une gorge (point rétréci) et une section de sortie dont le diamètre augmente vers l'arrière. Le diamètre de la sortie est le même que celui de l'entrée. La masse d'air entrant dans le tube doit être exactement égale à la masse sortant du tube. Au rétrécissement, la vitesse doit augmenter pour permettre à la même quantité d'air de passer dans le même laps de temps que dans toutes les autres parties du tube. Lorsque l'air accélère, la pression diminue également. Passé le rétrécissement, le débit d'air ralentit et la pression augmente.  

Puisque l'air est reconnu comme un corps et qu'il est entendu que l'air suivra les lois ci-dessus, on peut commencer à voir comment et pourquoi une aile d'avion développe une portance. Au fur et à mesure que l'aile se déplace dans l'air, le flux d'air à travers la surface supérieure incurvée augmente en vitesse, créant une zone de basse pression.

Bien que Newton, Bernoulli et des centaines d'autres scientifiques qui ont étudié les lois physiques de l'univers ne disposaient pas des laboratoires sophistiqués disponibles aujourd'hui, ils ont fourni un excellent aperçu du point de vue contemporain sur la création de la portance.