Moderni ilmailu olisi mahdotonta ilman aerodynaamista analyysiä, joka perustuu nestemekaniikan perusperiaatteisiin. Vaikka "neste" on usein synonyymi sanalle "neste" keskustelukielellä, tieteellinen nesteiden käsite koskee sekä kaasuja että nesteitä. Nesteiden määrittelevä ominaisuus on taipumus virrata - tai teknisesti sanottuna - muodonmuutos jatkuvasti - stressin alla. Paineen käsite liittyy läheisesti virtaavan nesteen tärkeisiin ominaisuuksiin.
Paineen voima
Paineen tekninen määritelmä on voima pinta-alayksikköä kohti. Paine voi olla merkityksellisempi kuin vastaavat määrät, kuten massa tai voima, koska eri skenaarioiden käytännön seuraukset riippuvat usein ensisijaisesti paineesta. Esimerkiksi jos käytät sormenpäällä lievää alaspäin suuntautuvaa voimaa kurkkuun, mitään ei tapahdu. Jos käytät samaa voimaa terävän veitsen terällä, viipaloit kurkun läpi. Voima on sama, mutta terän reunalla on paljon pienempi pinta-ala, joten voima pinta-alayksikköä kohti - toisin sanoen paine - on paljon suurempi.
Virtaavat voimat
Paine koskee sekä nesteitä että kiinteitä esineitä. Voit ymmärtää nesteen paineen visualisoimalla letkun läpi virtaavan veden. Liikkuva neste kohdistaa voiman letkun sisäseiniin, ja nesteen paine vastaa tätä voimaa jaettuna letkun sisäpinnalla tietyssä pisteessä.
Rajoitettu energia
Jos paine on yhtä suuri kuin voima jaettuna pinta-alaan, paine on yhtä suuri kuin voiman ja etäisyyden jako pinta-alan ja etäisyyden välillä: FD / AD = P. Pinta-ala-etäisyys vastaa tilavuutta, ja voima-aika-etäisyys on työn kaava, joka tässä tilanteessa vastaa energiaa. Täten nesteen paine voidaan määritellä myös energiatiheydeksi: nesteen kokonaisenergia jaettuna tilavuudella, jossa neste virtaa. Yksinkertaistetussa tapauksessa neste, joka ei muuta korkeutta virtauksen aikana, kokonaisenergia on paineen energian ja liikkuvien nestemolekyylien kineettisen energian summa.
Säästetty energia
Perussuhde paineen ja nesteen nopeuden välillä on kaapattu Bernoullin yhtälöön, jonka mukaan liikkuvan nesteen kokonaisenergia on säilynyt. Toisin sanoen paineesta ja kineettisestä energiasta johtuvan energian summa pysyy vakiona myös virtaustilavuuden muuttuessa. Soveltamalla Bernoullin yhtälöä voit osoittaa, että paine tosiasiallisesti pienenee, kun neste kulkee ahtauden läpi. Kokonaisenergian on ennen kavennusta ja supistuksen aikana oltava sama. Massan säilymisen mukaisesti nesteen nopeuden täytyy kasvaa supistuneessa tilavuudessa ja siten myös kineettinen energia kasvaa. Kokonaisenergia ei voi muuttua, joten paineen on laskettava kineettisen energian kasvun tasapainottamiseksi.