Klíčová věc, na které celý tento problém stojí, je vzájemná rychlost mezi letadlem a okolním vzduchem. Letadlo ke vzletu nepotřebuje pohyb vůči zemi, ale dostatečnou rychlost vůči vzduchu. V bezvětří toho dosahuje tak, že se samo pohybuje vpřed pomocí proudových motorů nebo vrtulí. Při silném protivětru by teoreticky mohlo vzlétnout i z místa.

Rychlost letadla vůči vzduchu je klíčová proto, že umožňuje vznik vztlaku na křídlech. Vzduch proudící kolem křídel totiž způsobí, že na nich vznikne vztlaková síla směřující vzhůru. Křídla jsou tvarovaná a nastavená tak, aby vzduch nad nimi proudil jinou rychlostí než pod nimi a byl zároveň odkláněn směrem dolů. Tím vzniká tlakový rozdíl a zároveň reakční síla, která letadlo nadnáší. Čím větší je rychlost proudění vzduchu kolem křídel, tím větší vztlak vzniká.

Otázka tedy zní, zda může tuto rozhodující rychlost vůči vzduchu ovlivnit pohyb běžícího pásu pod koly letadla. Odpověď zní – nemůže, protože kola letadla nejsou poháněná motorem. Kolečka slouží jen k tomu, aby se minimalizovalo tření vůči podkladu (rozjezdové dráze). Motor urychluje letadlo působením na vzduch (vrtule nebo proudový motor), nikoli roztáčením kol. Pokud tedy letadlo nastartuje motor a zároveň se pod jeho koly pohybuje pás opačným směrem, projeví se to pouze rychlejším otáčením kol, zatímco rychlost letadla vůči vzduchu zůstává prakticky stejná.

Z toho plyne, že předpoklad dotazu, podle něhož by letadlo zůstávalo nehybné vůči pozorovateli na pevné zemi a vzlétlo, není fyzikálně realizovatelný. Pokud pás nepůsobí přímo na trup letadla, nemůže mu pomoci vyletět. Pohyb pásu sám o sobě totiž nemůže zvýšit rychlost letadla vůči vzduchu na takovou, která je potřeba ke vzletu.

A právě proto nejsou letadlové lodě vybaveny „běžícím pásem“. Takový pás by letadlu nepřidal rychlost vůči vzduchu, a tedy ani žádný vztlak. Naproti tomu katapult působí přímo na letadlo tažnou silou a dodá mu potřebnou rychlost během velmi krátké dráhy. Funguje to podobně jako prak: letadlo je prudce „vystřeleno“ vpřed, místo aby se dlouze rozjíždělo. Katapult tak skutečně zvyšuje rychlost letadla vůči vzduchu, což je pro vznik vztlaku rozhodující. Zároveň loď pluje proti větru, čímž se výsledná rychlost vzduchu vůči křídlům ještě zvýší.

Krátce řečeno: běžící pás je z hlediska vzletu letadla fyzikálně nepodstatný, zatímco katapult a protivítr jsou účinné, protože skutečně zvyšují rychlost letadla vůči vzduchu. Proto by „vzlet bez rozjezdu pomocí pásu“ nefungoval a na letadlové lodi by se tím žádné místo neušetřilo.

Pro Zeptej se vědce odpovídali Eliška a Luděk

Zdroje:

[1] Halliday, D., Resnick, R., Walker, J, Dub, P. (ed.). Fyzika. Druhé přepracované vydání. Překlady vysokoškolských učebnic, sv. 4. Brno: VUTIUM, 2019. ISBN 978-80-214-4123-1.

[2] Štoll, I., Tolar, J. Klasická teoretická fyzika. Praha. Karolinum, 2017. ISBN 978-80-246-3545-3.