小学生でもわかる！「飛行機（ひこうき）はなぜ飛（と）ぶの？」

shogakucom — Thu, 09 Jan 2025 15:07:40 +0000

はじめに
空そらを飛とぶための「4つの力ちから」のバランス！
翼つばさの形かたちに隠かくされた「揚力ようりょく」のひみつ
エンジンパワーで前まえへ進すすむ！「推力すいりょく」のひみつ
離陸りりくと着陸ちゃくりくはどうやっているの？空そらの豆知識まめちしき
まとめ

はじめに

旅行や遠出で見かける巨大な飛行機。たくさんの人や重い荷物を乗せているのに、どうしてフワッと空に浮かび上がることができるのでしょうか？

「鉄のかたまりなのに、なぜ落ちないの？」と不思議に思ったことがある人も多いはずです。

実は、飛行機が空を飛べる理由には、目に見えない「空気の力」と「4つの力のバランス」という、驚きの科学の仕組みが隠されています。

今回は、飛行機が空を飛ぶヒミツを、図解や身近な実験の例をまじえて分かりやすく解き明かしていきましょう！

はると

ジャンボジェット機ってゾウ何十頭分も重いんだろ？あんなに重いのに空を飛べるなんて、どう考えても不思議すぎるぜ！

ひまり

ふふ、確かに不思議よね。でもね、空気の流れをうまく利用すると、巨大な飛行機を持ち上げるものすごい上向きの力が生まれるのよ！

空を飛ぶための「4つの力」のバランス！

飛行機が空を気持ちよく飛ぶためには、たがいに引っ張り合う「4つの力」がぴったりバランスを取っています。

この4つの力の綱引きを理解することが、飛行機の仕組みを知るいちばんの近道です。

空の綱引き！飛行機を支える4つの力

① 揚力＝上に持ち上げる力

翼に風が当たることで生まれ、重い機体を空へとグイッと持ち上げます。

② 重力＝下へ引っ張る力

地球が機体を地面に向かって引き寄せる力。機体が重いほど強くなります。

③ 推力＝前へ進める力

強力なエンジンが空気を後ろに吹き出し、その反動で前へグングン進みます。

④ 抗力＝前進をじゃまする空気の壁

前へ進むときに受ける空気の抵抗。風圧のブレーキのような力です。

飛行機がまっすぐ安定して飛んでいるとき、この4つの力は見事に釣り合っています。

上に持ち上げる力（揚力）＝下に引く力（重力）
前に進む力（推力）＝うしろに引く力（抗力）

もし上に持ち上げる「揚力」が「重力」より大きくなれば飛行機は上昇し、前に進む「推力」が「抗力」に勝てばスピードが上がっていきます。

はると

なるほど！4つの力が綱引きをしていて、持ち上げる力が勝つと空へぐんぐん上がっていくんだな！

ひまり

その通りよ。じゃあ次は、その一番大事な持ち上げる力「揚力」がどうやって作られるのか見てみましょう！

翼の形に隠された「揚力」のひみつ

飛行機の翼を横からスパッと切った断面を見てみると、平らではなく、とても独特な形をしています。 「上側がふっくらと丸く盛り上がり、下側は平ら」になっているのです。

この翼の特別な形こそが、巨大な飛行機を空に浮かせる最大の秘密です。

ステップでわかる！翼が揚力を生み出すしくみ

ステップ1：空気が翼の上下に分かれて流れる

飛行機が前へ進むと、正面からぶつかった空気は翼の「上側」と「下側」の2つに分かれて後ろへ流れます。

ステップ2：上の空気の流れが速くなり、気圧が下がる

盛り上がった上側を通る空気はスピードが速くなります。空気は速く流れるほど物を押す力（気圧）が弱くなるという性質があります。

ステップ3：下から上へと強い力で押し上げられる！

「上側の弱い力」と「下側の強い力」の間に差が生まれ、翼全体が下から上へグイッと押し上げられます。これが揚力です！

この空気の性質は「ベルヌーイの定理」と呼ばれています。

身近なものでも簡単に確かめることができます。薄い紙を1枚用意して、下唇の下にあてて紙の上面に向かって「フゥーッ！」と息を強く吹きかけてみてください。息を吹きかけた上側の空気の流れが速くなって気圧が下がるため、紙がフワッと持ち上がります。

飛行機の翼でも、これとまったく同じ現象が起こっているのです。

はると

紙に息を吹きかけるだけで持ち上がるのか！俺の口の息でも揚力が作れるなんて面白いぜ！

ひまり

身近な実験で確かめられると納得できるわよね。でも、揚力を生み出すには、まず機体を力強く前に進める必要があるのよ。

エンジンパワーで前へ進む！「推力」のひみつ

翼にたくさんの空気を当てて大きな揚力を生み出すには、ものすごいスピードで前へ突き進まなければなりません。その役目をになうのが、機体に取り付けられた強力な「エンジン」です。

旅客機の翼の下によく付いているのは「ジェットエンジン」です。

ジェットエンジンは、次のような仕組みで前へ進む力（推力）を生み出しています。

前から大量の空気を吸い込む（巨大なファンが回転）
空気をお腹の中でギュッと圧縮する
燃料を吹き込んで一気に燃やす
ものすごい勢いの高熱ガスを後ろへ噴射する！

これは、空気をいっぱいにふくらませたゴム風船の口をパッと離したときに、空気が後ろへ噴き出して風船がピューッと前へ飛んでいく仕組み（作用・反作用の法則）と同じです。

後ろへ強い力で空気を押し出すことで、その反動として機体全体が前へ押し出されるのです。

はると

風船ロケットと同じ仕組みなんだな！後ろにドカンと吹き出す勢いで前に進むのか！

ひまり

そうよ！この強烈なエンジンパワーがあるからこそ、滑走路を一気に加速して飛び立つことができるのね。

離陸と着陸はどうやっているの？空の豆知識

飛行機が空港から飛び立つ「離陸」と、目的地に着いて地面に降りる「着陸」にも、たくさんの工夫が詰まっています。

どうして長い滑走路を全力で走るの？

飛行機は止まったままでは揚力がゼロなので飛べません。そのため、長い滑走路をエンジン全開で時速250〜300キロ近くまで一気に加速します。スピードが上がって翼に十分な風が当たり、重力を上回る揚力が生まれた瞬間に、機首を上げて空へと舞い上がります。

着陸するときはどうやってスピードを落とすの？

着陸するときは、翼の後ろ側から「フラップ」という板を大きくせり出します。フラップを出すと、スピードを落としても高い揚力をキープできるため、ゆっくり安全に降下できます。地面に車輪が着いたあとは、エンジンの風を前向きに吹き出す「逆噴射」や車輪の強力なブレーキを使って安全に停止します。

翼の先の小さなヒレ「ウイングレット」の役割

最近の飛行機の翼の端を見ると、先端がクイッと上向きに折れ曲がっているものがあります。これは「ウイングレット」と呼ばれ、翼の端で発生する空気の渦を抑える役割があります。空気の渦を減らすことで抗力（空気抵抗）が小さくなり、燃料を約4〜5%も節約できる地球にやさしい大発明です。

はると

翼の先が曲がっているの、かっこいい飾りだと思ってたぜ！燃費を良くする大切な工夫だったんだな！

ひまり

かっこいいデザインにもちゃんと科学的な理由があるのね。飛行機に乗るときはぜひ翼の端にも注目してみてね！

まとめ

あんなに重い飛行機がどうして空を飛べるのか、その謎は解けましたか？

飛行機は、目に見えない空気の性質を巧みに利用し、たくさんの科学技術を組み合わせて安全に空を飛んでいます。

📝 飛行機が飛ぶヒミツまとめノート

・ 4つの力のバランス: 揚力・重力・推力・抗力が釣り合って飛んでいる

・ 揚力のヒミツ: 翼の上面が丸い形で、空気の流れの速さの違い（気圧差）から上向きの力が生まれる

・ 推力のヒミツ: ジェットエンジンが空気を後ろへ強く噴射する反動で前へ進む

・ 離陸と着陸: 滑走路でスピードを出して揚力を稼ぎ、フラップや逆噴射で安全に減速する

🖍️ ✏️

はると

次に空港に行ったり飛行機に乗ったりするときは、翼の形やエンジンの音をじっくり観察してみるぜ！

ひまり

身の回りの科学に興味を持つと、いつものお出かけがもっとワクワクするはずよ！

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飛行機はなぜ飛べる？飛行に関わる4つの力と仕組みを解説！｜北海道科学大学

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小学生でもわかる！「飛行機（ひこうき）はなぜ飛（と）ぶの？」

はじめに

空そらを飛とぶための「4つの力ちから」のバランス！

翼つばさの形かたちに隠かくされた「揚力ようりょく」のひみつ

エンジンパワーで前まえへ進すすむ！「推力すいりょく」のひみつ

離陸りりくと着陸ちゃくりくはどうやっているの？空そらの豆知識まめちしき

どうして長ながい滑走路かっそうろを全力ぜんりょくで走はしるの？

着陸ちゃくりくするときはどうやってスピードを落おとすの？

翼つばさの先さきの小ちいさなヒレ「ウイングレット」の役割やくわり

まとめ