دانیل برنولی دانشمند معروف سوئیسی ثابت کرد که چگونه فشار یک سیال متحرک مایع یا گاز با سرعت حرکت آن تغییر می کند همچنین او ثابت کرد افزایش سرعت حرکت یا جریان باعث کاهش فشار سیال می شود دقیقا این همان چیزی است که برای هوایی که از روی سطح بالایی بال می گذرد اتفاق می افتد برای درک بهتر این مطلب با استفاده از توضیحاتی که درمورد لوله وانتوری venturi tubes می دهم به ادامه مطلب می پردازیم.
لوله وانتوری تصویر مناسبی از صحت اصل برنولی را نشان می دهد لوله وانتوری لوله ای است که دوسر آن گشاد بوده و در وسط باریک می گردد حال اگر یک جریان منظم وارد این لوله شود طبیعی است که در قسمت تنگ تر لوله سرعتش بیشتر می شود و طبق اصل برنولی فشارش کاهش می یابد و اگر چند فشار سنج در طول لوله نصب کنیم صحت این مسئله آشکار می شود پس از آزمایش فوق نتیجه می گیریم که هوا در مسیر خود در لوله وانتوری هرچه به قسمت تنگ تر نزدیک می شود سرعتش بیشتر و فشارش کمتر می شود و بعد از گلوگاه هنگامی که به قسمت گشاد می رسد سرعتش کاهش و فشارش افزایش میابد حال اگر جداره بالایی لوله وانتوری را برداشته و آن را باریک کنیم کنیم یعنی flat plate جایگزین کنیم باز هم به نتایج مشابه خواهیم رسید.
حالا اگر در نهایت صفحه بالایی را به کلی حذف کنیم و آزمایش را فقط با دیواره زیرین تکرار کنیم فشارسنج ها باز نتایج مشابهی را نشان می دهند حال اگر زیر جداره زیرین را با یک flat plate بپوشانیم درواقع به airfoil دست یافته ایم، airfoil پایه و اساس بال را تشکیل می دهد اگر هوا از بالا و پایین حرکت کند در بالا به علت تغییرات سرعت همه جا فشارش از پایین بال کمتر است درحالیکه در پایین بال به علت صاف بودن سرعت تغییری نکرده پس فشار ثابت می ماند درنتیجه در اثر اختلاف فشار بالا و پایین نیرویی به سمت بالا شکل می گیرد که همان نیروی بالا برنده lift است.
به این ترتیب می توانیم بگوییم که به بال دست یافته ایم یعنی اگر جسمی به نام بال هواپیما با چنین سطح مقطعی با سرعت مشخص در هوا حرکت نماید نیروی lift مورد نیاز ما را برای تحمل وزن فراهم می آورد البته در عمل اجباری نیست که سطح زیرین حتما صاف باشد و در واقع بیشتر airfoils ها سطح زیرینشان قوسی یا بصورت محدب و یا مقعر است امروزه تعداد زیادی airfoils توسط دانشمندان و موئسسات علمی مثل NASA ابداع گشته که هریک کاربردهای خاص خود را دارد مثلا یک نوع آن برای ملخ مناسب است و نوع دیگر برای فرامین هواپیما و نوعی دیگر برای بال های کم سرعت و نوعی دیگر برای بال های پرسرعت مناسب است از یک نوع برای ساخت بدنه و از نوعی دیگر برای ساخت موشک استفاده می شود.
