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揚力(ようりょく、lift)は、流体(液体や気体)中におかれた板や翼などの物体にはたらく力のうち、流れの方向に垂直な成分のこと。

ふつう揚力というと、物体と流体に速度差があるときに発生する力(動的揚力)のみを指し、物体が静止していてもはたらく浮力(静的揚力)は含まない。

◆概要

揚力は以下のような実験で確かめることができる。

・ 扇風機を回し、風を発生させる

・ 紙や樹脂製の板(例えば文房具の下敷きなど)を手で持ち、風の中に、風の向きと平行にして保持する

・ 板の風上側を持ち上げるように少しずつ傾ける

・ ある程度板を傾けると、板の重みが軽く感じられたり、板が浮き上がったりする

・ 紙飛行機を飛ばす

揚力は、流れと垂直な向きに、物体が流体を押しのけたことによる反作用である。別の表現をすれば、物体周りの流れ場の様相によって物体表面の圧力が場所によって変化し、この圧力差がもたらす力のうちの垂直成分を集めたものとも言える。

◆数式

揚力は、揚力係数 $C\_L$ を用いて、以下のような数式モデルで表されるのが一般的である。

L = C_L \rho V^2 S

・ $C\_L$ は揚力係数(次項で解説) (Coefficient of Lift)

・ ρ は流体の密度(海面高度の大気中なら 1.2250 kg/m³)

・ V は物体と流体の相対速度 (Velocity)

・ S は物体の代表面積 (Surface)

・ L は、発生する揚力 (Lift)

◆ 揚力係数

揚力係数 $C\_L$ は、揚力を動圧($\backslash rho\; V^2$)と代表面積で無次元化したもので、物体の形状、迎角、流体の物性、マッハ数、レイノルズ数などによって変化する。

・ 迎角の絶対値が小さいとき、揚力係数はほぼ迎角に比例する。

・ 迎角の絶対値が大きくなると、物体表面から流れが剥離して揚力係数は急激に小さくなる。この現象を失速と呼ぶ。

◆ 関連項目

・ マグヌス効果

・ 流体力学

・ 航空工学

・ 航空 — 航空機

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