Lentokone, lintu ja leija – miten asiat pysyvät ilmassa?

Kuumailmapallo

Kuumailmapallossa on rottingista tai pajusta rakennettu matkustamo eli gondoli, joka on teräsvaijereilla pallossa kiinni. Kuumailmapallon lento-ominaisuus pohjautuu siihen tosiasiaan, että kuuma ilma nousee ylöspäin. Ennen lentoa pallo pumpataan täyteen ilmaa. Pallon suulla on polttimo, joka polttaa propaania.

Propaani muuttuu kuumaksi kaasuksi, joka kuumentaa pallon sisällä olevan ilman. Tämä ilma laajenee, ja osa siitä tulee alakautta ulos. Pallosta tulee keveämpi kuin sitä ympäröivä ilma, ja se pyrkii nousemaan ylöspäin. Kun pallon halutaan laskeutuvan, polttimosta sammutetaan liekki ja pallossa oleva ilma alkaa jäähtyä.

Lennokki ja lentokone

Pysyäkseen ilmassa lennokki ja lentokone tarvitsevat nopean lähtövauhdin ja suuret siivet.

Siiven alapinta on kovera ja yläpinta kupera. Yläpintaa hipova ilma kulkee pidemmän matkan siipeä myöden kuin alapuolitse kulkeva ilmavirtaus. Tästä syntyy siiven yläpuolelle alipaine ja sen myötä nostovoimaa, joka nostaa konetta ylöspäin. Myös se, missä kulmassa siipi kohtaa virtaavan ilman, vaikuttaa nosteeseen.

Lentokoneella on apunaan myös lentomoottorit, jotka lisäävät työntövoimaa. Moottorit kiihdyttävät lävitsensä kulkevaa ilmavirtausta.

Leija tarvitsee tuulta

Leijoja on paljon eri muotoisia. Niitä kaikkia yhdistää suuri litteä pinta-ala, johon tuuli tarttuu ja jota se puskee ylöspäin. Kun tuulen ilmavirta törmää leijaan, ilmavirran pitää vaihtaa suuntaa päästäkseen leijan ohi. Tällöin ilmavirta nopeutuu.

Ilmiö on sama kuin lentokoneiden ja lennokkien kohdalla: alapuolitse kulkeva nopeampi ilmavirtaus aiheuttaa alipaineen, joka pitää leijan ilmassa. Leijaan kiinnitetty naru pakottaa leijan pysymään paikoillaan sen sijaan että se lähtisi lennokin tavoin liikkeelle.

Lintu on keveä lihaskimppu

Lintujen lentotaidon edellytyksenä on keveys. Mitä suurempi lintu on, sitä enemmän se joutuu ponnistelemaan päästäkseen ilmaan. Linnun paino on sen tilavuutta kohti selvästi pienempi kuin ihmisellä. Linnussa on paljon muitakin ilmapusseja kuin keuhkot, ja osa lintujen luista on onttoja.

Ilma virtaa lintujen siivissä samoin kuin lennokkien ja lentokoneiden siivissä. Linnut etsivät ilmassa ollessaan nousevia ilmavirtauksia, jotka kuljettavat niitä ylemmäs. Linnuilla on vielä yksi oma keinonsa pysyä ilmassa: bodareidenkin rintalihaksia suhteessa vahvemmat rintalihakset, joilla linnut räpyttelevät siipiään.

Kun siipi lyö alaspäin, se tulee lyöneeksi samalla myös taaksepäin. Tällöin se työntää ilmaa taaksensa, mikä työntää lintua eteenpäin vähän samaan tapaan kuin airo työntää venettä eteenpäin. Kun lintu nostaa siipeä ylöspäin, se nostaa siiven etureunaa ylöspäin, jolloin ilmanvastus ei tartu siipiin.

Lähteet:
Timon poikkitiedepalsta: timosuvanto.blogspot.fi; Luova, tiedettä ja teknologiaa: eluova.fi; Wikipedia.