¡¡El momento de la magia!! ¿Por qué los aviones vuelan?

Hace un par de días venia de regreso del trabajo y tuve la dicha de encontrarme con algunos de mis amigos que teníamos unos cuantos días que no nos veíamos. Ellos al verme fueron a saludarme y a preguntarme como había estado y como me iba con la realización de mi meta de ser piloto de avión. Después de haber hablado un poco se interesaron en saber cómo eran las clases que yo veía, sobre que se hablaba y que contenido se estudiaba. Hablando un poco sobre el tema, hubo un momento donde respondí diciendo: “también se aprende por qué los aviones vuelan”; enseguida uno de mis amigos puso cara de ironía y exclamo algo como: “eso todo el mundo lo sabe”. Al oír yo esto, lo único que se me vino a la mente fue preguntarle: “¿Por qué los aviones vuelan?” de a momento hubo un breve silencio, y le volví a hacer la misma pregunta, a lo que me respondió diciendo: “por el motor”. Al escuchar su pregunta le dije que no, que tenía una cierta idea pero que esa no era la respuesta adecuada. Luego de esto tuvo una segunda respuesta y dijo: “porque supera la fuerza de la gravedad”. Nuevamente le respondí que tampoco era la respuesta más acertada. Mi amigo con cara de incertidumbre me dijo “¿entonces porque un avión vuela?” y le respondí diciendo: “porque tiene alas”. Al escucharme se rió pensando que era solo una broma de mi parte; pero yo le ratifiqué que esa era la respuesta correcta. Quizás no es muy técnica que se diga pero esa es la respuesta correcta. Debido a esto y a que es un tema que domino, me animé a realizar un post sobre dónde y en qué momento ocurre el arte de volar, o ¿por qué los aviones vuelan?

Lo primero que creo sería necesario saber es ¿Qué es la atmosfera?

La atmosfera es la parte gaseosa de la Tierra que rodea la hidrósfera y la litósfera, a su vez es la menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75% de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar. Está compuesta por oxígeno (21%), nitrógeno (78%), y un 1% de otros gases como argón, neón, helio anhídrido carbónico, entre otros. (1)

Ahora en segundo lugar es importante saber las características de cómo se comportan los gases, ya que estos son los que constituyen la atmósfera; según la información que recibí durante mis estudios, los gases tienen las siguientes características:

• Poseen una fuerza de cohesión aunque es bastante pequeña.
• No tienen forma, ocupan la forma del envase que los contenga.
• Son compresibles, se pueden comprimir fácilmente.
• Debido a que su fuerza de cohesión es casi nula se mueven con suma libertad y se distribuyen por todo el espacio del recipiente que los esté conteniendo.
• Ejercen presión.

Además de estas características debemos tomar en cuenta el teorema de Bernoulli y el efecto venturi. Daniel Bernoulli fue un matemático, estadístico, físico y medico neerlandés-suizo, quien en el año 1738 comprobó que: “La presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa”. (2)

Por otro lado, Giovanni battista venturi fue un físico italiano que también demostró en 1797 que un fluido disminuye la presión al aumentar la velocidad cuando pasa por una zona de sección menor. Teniendo como resultado que:

“A mayor presión menor velocidad y a menor presión mayor velocidad”

(Aquí les dejo un video de Arturo sehrsfgh de youtube, donde se puede apreciar lo explicado sobre el efecto venturi)

Ahora que ya sabemos un poco sobre el ambiente donde maniobrará el avión, veamos una parte del mismo que es donde ciertamente ocurre… ¡La Magia! Es decir; Las alas, o como técnicamente se dice, los planos.

En los planos es donde se originan las fuerzas que hacen posible el vuelo, están son la sustentación, la resistencia, la tracción o el empuje y el peso. El diseño de un ala varia en tamaño, peso a soportar, uso de la aeronave, velocidad deseada de la aeronave y rata de ascenso, es decir, principalmente del tipo de aeronave que se desee.

Los planos a su vez están compuestos por lo que se denomina un perfil aerodinámico.

El perfil aerodinámico es un cuerpo diseñado para aprovechar al máximo las fuerzas que se originan por la variación de velocidad y presión ya antes mencionadas, cuando este perfil se sitúa en una corriente de aire.
Partes del perfil aerodinámico:

Ahora ¿Porque el avión vuela? ¿Cómo lo hace? y ¿En qué momento lo hace?
Cuando los motores del avión hacen una acción, se genera una reacción paralela en dirección opuesta (3ra Ley de Newton) lo que se traduce como la tracción o el empuje. Esto, acelera una masa de partículas de aire que son separadas a través del perfil aerodinámico, unas que pasan por el intradós y otras por el extradós. Debido al comportamiento de los gases, dichas partículas intentan agruparse nuevamente; sucede que las que pasan por el intradós les toca recorrer más distancia, por lo que incrementan su velocidad y por ende según el teorema de Bernoulli su presión ejercida sobre el perfil alar disminuye (algunos expertos opinan que no solo disminuye la presión si no que más bien llega a haber una succión). En el extradós ocurre el caso contrario debido a que esta parte del perfil tiene un recorrido más corto y las moléculas no se ven en la necesidad de incrementar su velocidad pero si en ejercer más presión en el perfil alar que las que se trasladan por el intradós. Debido a que en el extradós hay una fuerza mayor que en el intradós ejercida hacia arriba, se da como resultado que el avión vuele o se sustente.

Bueno en resumen se podría decir de forma sencilla que el avión vuela porque tiene los planos (Alas), sin ellos no pudiera volar. ¿Cómo lo hace? Acelerando una masa de aire que seguidamente pasa por el perfil aerodinámico y ocurre lo que explica el teorema de Bernoulli ¿En qué momento lo hace? Lo hace cuando las moléculas de aire pasan por los planos y ejercen más presión de abajo hacia arriba que de arriba hacia abajo.

Espero les haya gustado mi primer post sobre esta gran pasión y hayan podido entender todo perfectamente. Cualquier duda estaré agradecido en contestarla si poseo el conocimiento. Saludos!

Bibliografia:
https://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestre - (1)
https://es.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli
http://www.manualvuelo.com/ - (2)
https://hernanleon1002.wordpress.com/fisica-de-fluidos-y-termodinamica/segundo-corte/marco-teorico/efecto-venturi/
Imágenes Sacadas:
http://es.avia.pro/blog/bombardier-learjet-85
https://sites.google.com/site/eraselahistoria/home/1o-eso-ciencias-sociales/tiempo-y-clima/la-atmsfera
http://baliaga21.blogspot.com/2010/09/composicion-del-aire-que-respiramos.html
https://albrodpulf1.wordpress.com/2014/10/27/analisis-tecnico-principio-de-bernoulli-efecto-venturi/

http://dpacolombia.8k.com/html/aerodinamic.htm
http://www.proteccioncivil.es/catalogo/carpeta02/carpeta24/vademecum12/vdm02515.htm
http://www.pasionporvolar.com/principios-aerodinamicos-del-avion-aerodinamica/