21.2.13

¿Cómo vuelan los aviones?


Muchos alguna vez nos hemos preguntado el cómo una máquina tan inmensa y pesada como un avión se puede elevar por los aires. Y la respuesta no es tan compleja como la imaginamos, sino que se debe a una fuerza llamada sustentación que los empuja hacia arriba permitiendo que vuelen.

La fuerza de la sustentación (representada por la letra L en la ecuación inferior ya que deriva del inglés Lift) es proporcional a la velocidad, a la densidad del aire y a una superficie de referencia llamada superficie alar; cuya representación matemática es como sigue: 

  

Por esto, mientras mayor velocidad tenga el avión, mayor será la fuerza de sustentación. Por lo tanto, para que un avión se mantenga en el aire, necesita ir muy rápido, para que así su sustentación sea lo suficientemente grande como para vencer su inmenso peso derivado de la fuerza de gravedad. Pero a su vez, un factor muy importante es la superficie alar que tiene que ver con la forma del ala del avión. ¿Cómo así?

La sustentación aparece porque la presión en la cara superior del ala es menor a la de la cara inferior. Esa diferencia de presiones hace que aparezca la fuerza de sustentación. Pero, ¿por qué pasa eso? Esto es debido a que la velocidad del aire que va por la cara superior es mayor que la de la cara inferior, y como bien demostró Bernoulli, la presión en estos casos disminuye. Todo esto es gracias a la forma del ala, ya que su efecto curvado permite que una partícula fluida que vaya por la cara superior tenga que recorrer más espacio que una que vaya por la inferior.

¿Muy dificil de imaginar? Piensen en dos partículas que están en reposo en el aire, y que de repente se encuentran con el perfil de un ala como el de la figura animada de la derecha. Una “decide” ir por arriba y otra por abajo, por lo que si las dos quieren volverse a encontrar al final del ala, la que vaya por arriba deberá ir más rápido para encontrarse con la segunda debido a que tiene que recorrer un camino más largo. 

Por eso, los perfiles alares tienen esa forma. Gracias a la curvatura, el aire va más deprisa en la cara superior, resultando que la presión sea menor y debido a esa diferencia de presiones aparece la sustentación que hace que los aviones vuelen.

No era tan complicado, ¿o sí?

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