En este post voy a intentar darte una explicación lo más fácil y sencilla sobre el porqué los aviones vuelan. Lo primero es conocer las fuerzas aerodinámicas que interaccionan en el proceso.
En esta foto puedes ver cuáles son las fuerzas aerodinámicas:
Como puedes observar en la foto, el PESO es la fuerza de la gravedad que tira del avión hacia abajo; la RESISTENCIA es la fuerza que frena al avión a ir hacia delante, esta fuerza se divide en dos, que son la resistencia parasitaria provocada por los propios elementos del avión, (el tren de aterrizaje, el fuselaje, etc.), que lo frenan y la resistencia inducida que es la provocada por el mismo efecto de la sustentación; luego tenemos la fuerza de TRACCIÓN o de EMPUJE, esta es la fuerza que hace que el avión se desplace hacia delante, esta fuerza se consigue mediante el motor y las hélices; y la última y sobre la que voy a hablarte más detalladamente es la fuerza de SUSTENTACIÓN.
Entonces, teniendo en cuenta estas cuatro fuerzas, lo único que necesitamos saber es que para que un avión vuele se necesita que las fuerzas de TRACCIÓN y SUSTENTACIÓN sean mayores que las fuerzas de RESISTENCIA y PESO.
Para que la fuerza de TRACCIÓN sea mayor que la fuerza de RESISTENCIA, sólo necesitamos un buen motor con una buena hélice que tire del avión hacia delante y una buena aerodinámica del avión que no haga frenar el avión. Y con esto ya tendríamos solucionado la mitad de nuestro problema.
Ahora pasamos a las fuerzas de PESO y SUSTENTACIÓN, sobre la gravedad no podemos hacer mucho, simplemente saber que está ahí e intentar que el avión tenga un peso lo menor posible para que la fuerza que tira del avión hacia arriba, la SUSTENTACIÓN, lo tenga fácil.
Y ahora viene lo difícil de explicar, la FUERZA DE SUSTENTACIÓN, para ello, lo primero que debemos saber es que la SUSTENTACIÓN es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza a través de un fluido, en este caso el aire, de dirección perpendicular a la dirección de la corriente incidente. Eso donde mayor se aplica es en las alas. Aquí entra en juego otra vez la fuerza de TRACCIÓN que es la que nos genera el movimiento de aire a través de las alas.
Debo hacer un paréntesis para explicarte el PRINCIPIO DE BERNOULLI, voy a hacerlo de la forma más sencilla que pueda. El PRINCIPIO DE BERNOULLI es fundamental para entender las diferentes presiones que se generan en el aire.
El aire está compuesto por moléculas de aire y esas moléculas se mueven a una velocidad y tiene una presión, visualiza ese aire en una habitación vacía, ya sabes, aunque no veamos el aire, el aire está ahí, ahora para hacerlo comprensible vamos a definir cada molécula de aire que se mueve dentro de la habitación con una cantidad específica de presión y velocidad, por ejemplo cada molécula se mueve a una velocidad de 4 y tiene una presión de 6, todas son constantes.
El PRINCIPIO DE BERNOULLI dice que cuando una molécula de aire pasa por un estrechamiento o por un elemento que le provoca modificar la dirección, la velocidad aumenta y en consecuencia y proporcionalmente disminuye la presión, por lo que retomando las moléculas que teníamos en la habitación con una velocidad de 4 y una presión de 6, cuando la obligamos a pasar por un estrechamiento o le ponemos un obstáculo, la velocidad aumenta por ejemplo a 7 y en proporción la presión disminuye a 3. Siempre la relación de aumento y disminución es proporcionada. Este punto es muy importante a tener en cuenta.
Genial, ya casi lo tenemos. Ahora vamos a imaginarnos el ala de un avión, voy a seccionarla, y se vería algo como lo de la imagen:
En la imagen puedes ver como las moléculas de aire modifican su velocidad y presión al pasar por el ala, esta perturbación provoca una diferencia de presiones entre la parte superior del ala (que se llama extradós) y la parte inferior del ala (llamada intradós), la presión del aire al ser menor en el extradós provoca una especie de succión que tira de las alas hacia arriba en consecuencia del avión y de esta forma se produce la fuerza de la SUSTENTACIÓN, por lo tanto cuando la fuerza de la SUSTENTACIÓN es mayor que la fuerza del PESO, y la fuerza de TRACCIÓN es mayor que la fuerza de RESISTENCIA. Se consigue algo tan bello como que un avión vuele. 🙂