A volar... Aviones

Recuerdo que cuando era niño, una de mis tres grandes pasiones eran 

los aviones, o mejor dicho, las máquinas voladoras en general. 

Pero siempre que veía algún programa en televisión sobre aviones, 

o leía algo al respecto, era inevitable que se dedicara la mitad del tiempo

 al "anhelo histórico del hombre por volar", pero lo que yo quería era que me explicaran de una buena vez por todas cómo es que vuelan los aviones y sobre todo ¿qué tienen de especiales las alas? 

Tenía muy claro que las alas eran fundamentales para que algo mas pesado que el aire vuele ya que tanto aves como aviones las necesitaban,

pero no sabía que era tan relevante al respecto. 

Fluido pasando por una tubería donde el diámetro varía en las partes anchas el flujo es lento e implica alta presión en las paredes

 (mostrado por la altura que alcanza el fluido en el primer tubito vertical) mientras que en la parte angosta el flujo es mas rápido y no alcanza la misma altura (aún considerando la diferencia de diámetros). 

Así que hablaré del vuelo, pero evitaré todo el discurso del anhelo histórico del hombre y etc etc, en lugar de eso, iré directo al grano de lo que siempre quise saber de niño; las alas. 

Para entender el funcionamiento de un ala, hemos de entender algo llamado principio de Bernoulli. 

Este principio físico, uno de los más usados dice que la presión ejercida por un fluido en movimiento sobre las paredes laterales de algún recipiente que lo contenga sera menor cuanto mayor sea la velocidad del fluido y viceversa.

 Es decir, que si imaginamos un tubo por el cual pasa agua (o aire, aceite, metano, horchata, gasolina o su fluido de preferencia) podríamos poner un sensor en la pared para medir la presión que ejerce dicho fluido sobre la pared y si aumentamos la velocidad del fluido esa presión bajará y lo contrario pasa al disminuir la velocidad. 

Un experimento que se puede hacer para ver este efecto es colocar una hoja de papel acostada sobre cuatro o cinco soportes pequeño en una mesa, 

los soportes han de ser algo que mantenga a la hoja separada de la mesa sin interrumpir el flujo de aire bajo la hoja, use por ejemplo, 

borradores o pilas de monedas. 

Ya que tengan la hoja así coloquen algo que impida que la hoja se mueva de un solo lado, por ejemplo un libro, ahora coloquensen en el lado opuesto del libro y soplen suave y uniformemente sobre la hoja de forma que el aire corre sobre la superficie sin empujar hacia arriba o abajo y vean como la hoja muestra una tendencia a subir, esto es por que el aire bajo la hoja ejerce más presión que el que se mueve sobre la misma. 

 
Modelo del ala de un avión, muestra como al curvatura de la parte superior obliga al aire a recorrer más distancia en el mismo tiempo que el aire en la parte inferior. 

Bien, resulta que la forma de las alas de los aviones logran este efecto.

 

¿Han notado la curvatura que tienen?

 Esta diseñada para que el ala sea curva por arriba y plana por abajo, 

de esa forma el aire que corre sobre ella se debe acelerar para recorrer la mayor distancia que implica de la curvatura superior y así ejerce menos presión que el aire que se encuentra bajo el ala, por lo que se tiene una fuerza de empuje hacia arriba. 

Así que lo que mantiene el avión en vuelo no es más que el aire que pasas bajo el ala empujando hacia arriba y el que pasas por arriba jalando el ala. 

Efecto de la diferencia de velocidades y presiones, con el efecto neto de tener una fuerza que va hacia arriba, oponiéndose al peso del ala 

y el avión.

Así entendemos la razón de cada parte de avión, los motores empujan aire hacia atrás forzando al avión a ir hacia adelante y mantener el flujo de aire, las alas generan una fuerza constante hacia arriba, los elevadores 

(las pequeñas "alitas" en la parte trasera del avión) bajan y suben la nariz del mismo (son como aletas) mientras que el timón (la "cola") lo desvía hacia la izquierda o derecha. 

Foto de un avión, noten la curvatura en la parte superior del ala. 

Claro el ala es mucho mas compleja, y recuerdo de niño pasar tanto tiempo como podía (en viajes y aeropuertos) viendo los alerones, flaps, frenos, antenas y cuanta cosa saliera de las alas.

 Pero eso ya lo dejaremos para la siguiente entrada.