До сих пор речь шла о расхождениях теории и эксперимента в рамках решения задачи о движении летательных аппаратов. Но тот же Рэлей в 1878 году опубликовал статью, в которой рассматривалась задача, которая на первый взгляд никак не связанная с самолетостроением. Рассмотренный в ней случай лишний раз опровергал парадоксальный вывод, сделанный Даламбером более ста лет тому назад. Рэлей установил: если цилиндр омывается спокойным горизонтальным потоком (рис. 8а), то его французский предшественник, в принципе, прав. Если при этом заставить цилиндр вращаться, то возникнет дополнительная сила, перпендикулярная потоку, которая заставляет цилиндр отклониться вверх (рис. 8б).
Рис. 8. Покоящийся цилиндр погружен в равномерно текущий поток (а). За счет симметричного давления на поверхность цилиндра, последний начнет перемещаться по горизонтали слева направо, т.е. сноситься потоком. Если цилиндр заставить вращаться по часовой стрелке, то на него будет действовать дополнительная вертикальная сила, выталкивающая цилиндр наверх (б).
Откуда взялась перпендикулярная потоку сила? В верхней точке A к скорости горизонтально текущего потока прибавляется скорость циркуляции цилиндра и, таким образом, поверхность цилиндра оказывает либо меньшее
сопротивление потоку, либо еще больше ускоряет его. В нижней точке B происходит вычитание скоростей, что равносильно возрастанию
сопротивления. Цилиндр будет двигаться по пути наименьшего сопротивления потоку, которое окажется сверху от цилиндра. Даниил Бернулли (1700 – 1782) доказал теорему для идеальной несжимаемой жидкости: чем выше скорость потока, тем ниже давление в нём, и наоборот.
Итак, опыт Рэлея однозначно связан с величиной
сцепления потока с жесткой поверхностью цилиндра, которую можно охарактеризовать также термином
трение. В точке A трение минимально, в точке B оно максимально. Величина трения, сцепления или сопротивления действуют на цилиндр так, что вблизи точки A
давление потока на цилиндрическую поверхность оказалось меньше, чем в близи точки B. Отсюда рукой подать до понятия
застойной воздушной зоны, показанной на рис. 6, и понятия
подъемной силы, пропорциональной разности давлений сверху и снизу плоскости крыла. Первоначально, как мы знаем, эти понятия не связывались с
циркуляцией, введенной Рэлеем.
