Vuelo de aviones

Hace muchos años se afirmaba que sería imposible que volara un objeto más denso que el aire.

Afortunadamente, la afirmación anterior no fue cierta. Actualmente podemos ver cómo todo tipo de artefactos, vuelan de diferentes modos y velocidades.

Se dice que un avión vuela debido a la acción del efecto de Bernouilli. El avión se "apoya" en el aire mediante las alas.

Principio  de Bernouilli:

Aparentemente es contradictorio. Relaciona la velocidad de un fluido con la presión que ejerce:  A mayor velocidad, menor  presión.

Así que dentro de una tubería horizontal de agua que cambia de diámetro, las regiones donde el agua se mueve más rápido se encontrarán a menor presión que las regiones donde se mueve más lento. 

La intuición nos hace ver que si la sección de una tubería, que conduce agua, disminuye, la velocidad del líquido aumenta. Y viceversa.

El anterior concepto es una forma de ver la ley de continuidad, enunciada por Leonardo da Vinci.

Y también podemos suponer que la la presión sea más alta en la zona más estrecha en la que el fluido se mueve más rápido. Pues... ¡no es cierto! Exactamente es al revés: la presión en la zona más estrecha, es menor.

Por tanto, el principio de Bernoulli afirma: en puntos a lo largo de una línea horizontal de flujo, las regiones de mayor presión tienen una menor velocidad del fluido, y las regiones de menor presión tienen una mayor velocidad del fluido. 

Este concepto se aprovecha para que los aviones puedan volar:  Se diseñan las alas de forma que el aire pase por la zona superior e inferior diferente velocidad y por tanto que se generen dos zonas de diferente presión. La zona superior tendrá menor presión que la zona inferior, con lo que se generará una fuerza neta de abajo hacia arriba que empujará a las alas en ese sentido, hacia arriba: fuerza de sustentación.

Esta fuerza de sustentación empuja al avión hacia arriba. Todo aparentemente claro... ¿pero qué sucede cuando el avión vuela invertido (vuelo acrobático)?

En la fuerza de sustentación influye el ángulo de ataque (ángulo que forma el ala con respecto al viento relativo, aire en movimiento respecto al ala que consideramos que tiene velocidad nula).

Además de esta fuerza de sustentación, interviene el peso del avión, la tracción del motor y  el rozamiento del avión contra el aire (aumenta con la velocidad).

Lógicamente el movimiento del avión dependerá del resultado del las dos parejas de fuerzas opuestas Sustentación-Peso y Tracción-Resistencia.

Veamos todo esto en un video:

Entre las causas que provocan la sustentación de un avión, se encuentran:

 

EFECTO VENTURI: Cuando un fluido es obligado a circular por una zona de menor sección, la velocidad de sus moléculas, aumenta.

 

EFECTO BERNOULLI: Cuando la velocidad de un fluido aumenta, su presión interna disminuye.

 

EFECTO COANDA: Un fluido en circulación tiende a adherirse a la superficie del conducto sólido sobre el que circula. Lo veremos en siguiente post.

  

ACCIÓN Y REACCIÓN: Toda acción o fuerza contra un objeto, provoca un efecto de reacción de idéntica intensidad y sentido contrario

 

MOMENTO DE FUERZA: Es la fuerza que se aplica a un sistema que puede girar sobre un determinado centro de masas

     

Los efectos Venturi, Bernoulli y Coanda tan sólo intervienen en un porcentaje pequeño de la sustentación. Según ellos, en la parte superior del ala (llamada Extradós) se experimenta una menor presión que en la parte inferior de la misma (Intradós). Dicha diferencia de presión "empuja" al avión hacia arriba. Pero, ¿es suficiente esa diferencia de presión para hacer que un avión de varias toneladas (el avión más grande del mundo un Antonov-225 tiene una masa de  640 toneladas) se eleve por los aires?: Realmente, NO. El efecto Bernoulli apenas supone un pequeño porcentaje del empuje ascendente que experimenta el avión.

Lo veremos en un próximo post.

Ismael Camarero.