Fuerzas del Vuelo

Existen, básicamente, cuatro fuerzas que se generan durante el vuelo: sustentación, resistencia, empuje y peso. La figura de abajo muestra cómo es que estas cuatro fuerzas se relacionan entre sí para lograr que el avión se mantenga en equilibrio mientras vuela. La fuerza de sustentación apunta hacia arriba, en sentido opuesto al peso. El empuje impulsa al avión hacia adelante, pero la fuerza de resistencia se opone al vuelo. La fuerza de sustentación debe ser mayor que el peso y el empuje más poderoso que la fuerza de resistencia para que el avión pueda comenzar a volar.

Fuerzas de un Avión en Vuelo Estacionario y Simétrico

Peso

El peso es el resultado de la gravedad. La gravedad es una fuerza natural que hace que los cuerpos, incluyendo los aviones, sean atraídos hacia la tierra. Por lo tanto, la dirección del peso es hacia abajo.

Sustentación

La fuerza que empuja a un objeto hacia arriba en dirección opuesta al peso es la sustentación. En el caso de un avión o un pájaro, la elevación es creada por el movimiento del aire alrededor de las alas. El aire que se mueve sobre la ala lo hace con una velocidad distinta al aire que se mueve por debajo de la ala, creando así la sustentación. Hay dos maneras de lograr que esto suceda. Las alas pueden tener una superficie superior curvada y una superficie inferior más plana. Esto hace que el aire que fluye sobre la superficie superior de la ala se mueva más rápidamente. Y esto crea sustentación. O también se puede utilizar una ala plana y hacer que vuele con un ángulo de ataque con respecto al viento. Esta ala inclinada hace que el aire se mueva más rápidamente sobre ella, creando sustentación.

Las alas de los aviones modernos tiene una superficie superior curvada. La ilustración de abajo muestra dos tipos de líneas aerodinámicas; unas pasan sobre la ala y otras por debajo. El aire que corre más rápidamente hace que la presión baje en la parte superior de la ala, mientras que el aire más lento crea una presión más alta en la parte inferior de la ala. Las dos juntas hacen que se produzca la sustentación.

Según la tercera ley de Newton, para cada acción hay una reacción de igual magnitud, pero en dirección contraria. Por lo tanto, si las alas de un avión empujan el aire hacia abajo, la reacción resultante es un empuje hacia arriba del aire sobre las alas. Los aviones que tienen alas planas (en lugar de alas combadas o curvadas) deben inclinarlas para poder producir sustentación.

Por lo general, entre más rápidamente va volando un avión, mayor es la sustentación que se genera. Si la velocidad aumenta al doble, ¡la elevación aumenta cuatro veces!

Los coches de carreras también hacen uso de la sustentación. Sin embargo, ésta es sustentación negativa porque el perfil aerodinámico de las alas que usan estos coches produce sustentación que apunta hacia abajo. Esto ayuda a que los autos de carreras mantengan contacto con la pista cuando toman las curvas a alta velocidad.

Empuje

El empuje es generado por los motores del avión (o el aleteo de los pájaros). Los motores pueden usarse para hacer que hélices propulsoras den vuelta a gran velocidad o pueden ser motores de propulsión a chorro que expulsan gases calientes por la parte posterior. Si el empuje es lo suficientemente grande, logrará superar el peso del avión y la resistencia del aire, y el avión podrá volar.

Resistencia del Aire

La fuerza de resistencia actúa en contra del empuje y retarda el movimiento del avión.

Hay cuatro tipos de resistencia:

1. Fricción - Conforme un avión viaja a través del aire, el aire debe circular alrededor del avión. El aire "roza" contra la piel metálica del avión. Esto tiende a retardar el movimiento del avión.
2. Resistencia de forma - La forma que tiene un avión hace que haya más o menos fricción. Si el avión tienen una forma "aerodinámica", el aire pasará alrededor de él con menos resistencia. Piensa por ejemplo en un trailer o un autobús. La parte plana de enfrente no es aerodinámica. Esto crea más resistencia y, por lo tanto, hace que se gaste más gasolina. Saca la mano por la ventana de un coche, con la palma hacia adelante; éste es un ejemplo de la forma que tiene la parte de enfrente de un trailer o un autobús. ¡Siente la resistencia del aire!
3. Resistencia inducida - Cuando las alas crean sustentación, también crean resistencia.
4. Resistencia de onda de choque - Cuando un avión viaja cerca a la velocidad del sonido o más rápidamente, el flujo del aire que corre alrededor del avión cambia, generándose una resistencia adicional.

Resumen

Las cuatro fuerzas del vuelo, el peso, la sustentación, el empuje, y la resistencia del aire son bien conocidas por los pilotos. Los pilotos de acrobacias aéreas utilizan estas fuerzas para divertir a la gente con sus piruetas espectaculares. Pueden hacer que el avión se detenga (pérdida de sustentación) en el aire y dejarlo caer en picada, y luego recuperarse en el último minuto y comenzar a volar otra vez normalmente. Estos pilotos también pueden apuntar el avión directamente hacia arriba y volar de esta manera hasta que el peso se vuelve mayor que el empuje y el avión comienza a caer de nuevo hacia la tierra. El piloto entonces vuelve a recobrar el control del avión para generar otra vez sustentación y volver a volar normalmente.

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Last modified: Wed Jul 28 11:58:49 PDT 1999