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¿Por qué vuelan los aviones?

Escrito el 27 Marzo 2015 por José Luis Portela en General

Los que me conocen ya saben que me apasiona investigar el motivo por el cual las grandes falsedades se expanden (Efecto Bandwagon) y todo el mundo da por buenas.  Ahora mismo además por el efecto de Internet esto todavía tiene más impacto.

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A pesar del hecho de que muchos ingenieros aseguran y atribuyen la sustentación del avión a algo llamado principio de Bernoulli, ésta NO es la razón por la que los aviones se mantienen en el aire. Tan sólo resulta ser una explicación fácil y rápida, pero como todas las respuestas sencillas es engañosa, y como todo lo fácil se expande rápido y todo el mundo lo da por bueno.

En 1738, Bernoulli descubrió que al aumentar la velocidad de un fluido en movimiento (líquido o gas), su presión en las superficies adyacentes disminuye. La superficie superior de un avión convencional está redondeada hacia arriba, mientras que la superficie inferior es relativamente plana. Al volar el avión, el aire pasa rápidamente por estas dos superficies. En su camino hacia el extremo trasero del ala, el aire en la superficie superior tiene más espacio que recorrer debido a la forma curvada del ala, entonces, el aire más rápido de la parte superior ejerce menos presión en el ala que el aire más lento de la parte inferior, de modo que el ala es empujada hacia arriba por diferencias de presión.

¿Me está usted haciéndome creer que esta diferencia de presión levanta 400 toneladas de un Boing 747?

Está claro que la teoría clásica que todos conocemos no es la causa por la cual los aviones vuelan. Veamos ahora la verdad.

La tercera ley del movimiento de Newton dice que para cada acción debe haber una reacción igual y opuesta. De modo que si el ala del avión está siendo empujada o levantada hacia arriba, entonces forzosamente otra cosa está siendo empujada hacia abajo. Lo está. El aire. El ala debe estar soplando una corriente de aire hacia abajo con una fuerza igual al levantamiento que está obteniendo.

Cuando un fluido como el agua o el aire fluyen a lo largo de una superficie curvada, tiende a aferrarse a la superficie con más fuerza de la que uno se espera. Este fenómeno se conoce como el efecto de Coanda. Como efecto de este agarre, el flujo de aire sobre las superficies del ala está obligado a abrazar las formas del ala. El aire de la parte superior del ala se agarra a la superficie superior y el aire de la parte inferior del ala se agarra a la superficie inferior. Las corrientes no sólo toman diferentes caminos, sino que como consecuencia de la forma de las alas terminan por fluir en distintas direcciones en la parte trasera del ala. Al encontrarse el aire de la parte superior del ala con el frontal del ala, primero fluye hacia arriba por la superficie y a continuación hacia abajo conforme abandona la parte trasera del ala. Pero la forma del ala lo lleva más abajo de donde comenzó: abandona el extremo trasero del ala en dirección descendente.

En otras palabras, el aire de la parte superior del ala está siendo realmente lanzado hacia abajo por la forma del ala. Y de acuerdo con la tercera ley de Newton, el ala es empujada, por lo tanto, hacia arriba con una cantidad de fuerza equivalente. ¡Voila! ¡Levantamiento!

¿Piensa usted que esto sólo puede ser una pequeña cantidad de fuerza, viniendo como viene sólo de un golpe del aire? ¡Ja! Piénselo de nuevo. Incluso un avión pequeño como un Cessna 172 volando a 110 nudos (204 kilómetros por hora) está bombeando de tres a cinco toneladas de aire hacia abajo cada segundo. Piense en los cientos de miles de toneladas de aire que un Boeing 747 de 360.000 kilos está bombeando hacia abajo cada segundo para levantarse del suelo y mantenerse en el aire.

Todavía podemos dar más reputación a Isaac Newton por levantar aviones, porque la sustentación no viene tampoco toda de este efecto (y de una muy ligera ayuda del señor Bernoulli). Queda por tanto un último efecto por explicar.

Parte de la sustentación viene de otra aplicación más de la tercera ley de Newton. Las alas de avión no son paralelas al suelo: están ligeramente inclinadas hacia arriba por delante, por lo general unos cuatro grados cuando el avión está en vuelo horizontal. Esto genera más presión en la superficie inferior que en la superior, empujando el ala hacia arriba y contribuyendo al levantamiento. El piloto puede inclinar el avión aún más hacia arriba (en la jerga de la aviación, puede aumentar su ángulo de ataque) para obtener aún más levantamiento como consecuencia de este efecto. La tercera ley de Newton entra en acción porque conforme se mueve el avión, el ala está empujando el aire hacia abajo, de modo que el aire responde empujando las alas hacia arriba.

Vemos, entonces, que dos acciones diferentes de las alas levantan el avión: la forma del ala (la «superficie de sustentación») y su inclinación hacia arriba, o ángulo de ataque. Ambos efectos deben ser usados al máximo para conseguir levantar un avión pesado del suelo durante el despegue. Por eso se ven los aviones despegar de los aeropuertos con ángulos tan pronunciados; los pilotos tienen que aumentar el ángulo de ataque para obtener un levantamiento adicional mientras el avión está tan cargado de combustible, sin mencionar a la señora gorda en su asiento de al lado.

En resumen el objetivo de este post no es demostrar el motivo por el cual los aviones vuelan, sino haceros reflexionar que la mayor parte del conocimiento que se tiene, y sobre todo si es conocido por una gran mayoría, suele ser falso.

PD. Mucho texto esta sacado del famoso libro “Lo que Eistein contó a su barbero” de Robert L Wolke

Comentarios

Manolo 2 Abril 2015 - 23:35

Pero entonces, el empuje hacia atrás de los motores tendría que estar compensado con u empuje hacia delante, por lo que el avión volaría marcha atrás, ¿no?

Adrian Castillero 22 Junio 2015 - 23:02

Manolo, muy gracioso…:) the hecho no solo no vuela hacia atras sino que gracias al Principio de la Conservacion de la Cantidad de movimiento, cuando las turbinas de los aviones injectan, comprimien, y queman el aire qeu vuelve a salir por detras proyectado, lo que ocurre, es que en el conjunto total, para cumplir el dicho principio, el avion sufre un empuje hacia delante que vusca conservar la cantidad de movimiento, que se ha incrementado en sentido trasero por la projeccion del flujo saliente de la turbina. Algo parecido al retroceso de las pistolas cuando el gatillo golpea la bala, la povora explosiona, y a la vez que la bala sale disparada, la pistola tiende a retroceder (conservacion de la cantidad de movimiento de nuevo).

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