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Existen miles de tecnologías en el mundo que, hoy por hoy, tomamos como naturales, por el hecho de que hemos nacido (o vivido gran parte de nuestras vidas) sabiendo que existen.
En esta oportunidad, en OjoCientífico, nos planteamos la pregunta, ¿por qué vuelan los aviones? ¿Alguna vez te has hecho esta pregunta? ¿Cómo puede ser que estas máquinas inmensas, que pesan toneladas puedan surcar los aires? Los aviones son cosa totalmente cotidiana en los tiempos que corren. Pero, ¿todos sabemos cómo funcionan?
La ley gravitatoria terrestre
La respuesta a esta pregunta, como a muchas otras, está en la física. En general, las grandes maquinarias que pueden realizar tareas complejas fundamentan su existencia en principios de la física. No es un motor poderoso el que hace que un avión vuele. Bueno, sí, la herramienta es un motor poderoso, pero no es lo que hace que volar sea posible.
Para lograr mantenerse en el aire hay que vencer la fuerza de gravedad. Otra fuerza completamente cotidiana cuya existencia damos por sentada, porque no hemos conocido la vida sin ella. Pero lograr vencerla sí es una tarea titánica y cientos de experimentos aeronáuticos han fracasado de formas espectaculares intentándolo.
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Entonces, ¿por qué vuelan los aviones?
Como era de esperarse, el principio que hace posible el vuelo de un avión es el mismo que hace posible el vuelo de las aves. Se llama "principio de sustentación". ¿En qué consiste el principio de sustentación?
El principio de sustentación, también llamado principio de Bernoulli, por su descubridor Daniel Bernoulli nos dice que "la presión ejercida por un fluido es inversamente proporcional a su velocidad de flujo."
¿Por qué? Porque se puede comprobar experimentalmente que la energía total de un sistema de fluidos de flujo uniforme (como por ejemplo, el aire) se mantiene constante a lo largo de la trayectoria que recorre el sistema.
Cuando ocurren variaciones en la velocidad de ciertas partes del flujo, éstas deben ser compensadas con variaciones en la presión, porque de lo contrario la energía total del sistema sería variable y no es eso lo que se comprueba en los experimentos.
¿En qué consiste un diseño aerodinámico?
El diseño aerodinámico del avión utiliza esta ley para superar la fuerza de gravedad. Considerando el hecho de que el aire es un fluido y estamos todos inmersos en él, debemos tener en cuenta que éste ejerce una presión sobre nosotros, y sobre todo objeto con el que tiene contacto.
Las alas del avión están diseñadas de modo de generar una diferencia de velocidades entre el aire que está por debajo del ala del avión (cara inferior, llamada intradós) y el que circula por su cara superior (llamada extradós).
El extradós tiene una forma abultada y el intradós es plano. Entonces, siguiendo el principio de Bernoulli, el aire que circula por encima del ala, como tiene que recorrer una trayectoria más larga, va a a una velocidad alta y ejerce una presión baja sobre el ala.
Por el contrario, el aire que circula bajo el ala, o intradós, va más lento porque realiza el camino más corto y ejerce una presión mayor sobre el ala, proporcionando la fuerza de sustento que lo empuja hacia arriba. Es decir, en contra de la fuerza de gravedad.
Y eso es todo. La magia de la física en acción. A continuación te dejo un video en el que encontrarás una explicación bastante más gráfica de cómo y por qué vuelan los aviones.
