Diferentes Maneras en las que se Mueve el Aire

Una persona que diseña aviones (ingeniero aerodinámico) debe saber varias cosas. Esta sección define palabras y conceptos necesarios para entender la forma en la que un fluido (aire o agua) se mueve dentro o alrededor de un objeto, como las alas de un avión.

Velocidad del Sonido

El sonido viaja en ondas invisibles a una velocidad de aproximadamente 760 millas por la hora (mph). Si te encontraras lejos del lugar donde ocurriera una explosión, la podrías ver antes de escucharla porque les lleva tiempo a las ondas del sonido (ondas acústicas) viajar hasta tu oído. A la velocidad del sonido también se le llama Mach 1. El doble de la velocidad del sonido serí entonces Mach 2.

Para que un avión viaje a una velocidad superior a Mach 1, debe ser diseñado de una manera especial. Cuando un avión se cerca a esta velocidad (Mach 1), la presión del aire aumenta enormemente. El avión debe ser capaz de "romper" esta barrera del sonido. Si el avión logra atravesar la barrera del sonido, se dice que ha alcanzado vuelo supersónico. Cuando esto sucede, una onda de choque se esparce en todas direcciones. La primera persona que logró atravesar la barrera del sonido fue el capitán Charles Yeager en 1947, mientras piloteaba un avión experimental, el Bell XS-1. Hoy en día, muchos aviones pueden volar a velocidades supersónicas.

Fricción

Es difícil empujar una caja pesado a lo largo de una alfombra. Esto se debe a la resistencia llamada fricción. Resulta mucho más fácil empujar la misma caja a través de un suelo liso de madera, aunque aún hay fricción inmóvil. Cuando el aire pasa sobre las alas de un avión, también hay fricción. Un ingeniero aerodinámico debe saber cómo diseñar las alas para que haya la menor cantidad de fricción posible. Aplican las mismas reglas cuando el agua pasa sobre un objeto, tal como el casco de una nave.

Capas de Fluido

Cuando un fluido (aire o agua, por ejemplo) corre sobre una superficie (las alas de un avión o el casco de un barco), la fricción hace que sucedan cosas interesantes. En la superficie, el fluido deja de moverse. Otra capa de fluido que se mueve lentamente se forma encima de la primera capa. Luego más capas de fluido se forman, una encima de la otra. Cada una que se mueve más rápidamente que la anterior hasta que la capa superior se encuentra moviéndose a la velocidad original del fluido exterior.

Algunas superficies permiten que las capas de fluido que se forman sean lisas y ordenadas. A esto se le llama capa laminar. Sin embargo, la mayor parte del tiempo otra capa es la que se desarrolla: capa turbulenta (que es lo contratio a una capa lisa y ordenada). Los ingenieros aerodinámicos debe intentar diseñar superficies (alas o cascos) que reduzcan la turbulencia o desorden.

Separación Del Flujo

A veces las capas que se encuentran cerca de la superficie de las alas se ven obligadas a alejarse de la superficie. A esto se le llama separación. A los pilotos e ingenieros por lo general no les agrada que esto ocurra porque la separación del flujo puede causar pérdida de sustentación. Si esta pérdida no se corrige a tiempo, el avión puede estrellarse. A veces se utiliza una pérdida de sustentación controlada justo antes de aterrizar un avión, para que las ruedas hagan contacto con la pista suavemente.

Flotabilidad

Cuando se deja caer algo al agua, o flota o se hunde. Si flota, es porque el objeto pesa menos que el agua desplazada por dicho objeto. Pero si se hunde, es porque el objeto pesa más que el agua desplazada.

Por lo general, la flotabilidad es solamente un fenómeno que ocurre en el agua. La mayoría de los objetos no poseen flotabilidad en aire. Sin embargo, los globos y dirigibles muy grandes sí tienen flotabilidad en aire. Los diseñadores de buques y barcos deben conocer las reglas de flotabilidad cuando diseñan o construyen vehículos acuáticos.

Ondas de Choque

Cuando un avión alcanza la velocidad del sonido, se generan ondas de choque en todas direcciones. Si el avión se encuentra cerca del suelo, iexcl;las ondas de choque pueden sacudir edificios y romper ventanas! Los aviones generalmente vuelan a gran altura de manera que las ondas de choque son desintegradas o debilitadas por los vientos antes de golpear el suelo.

Leyes

Los científicos y los ingenieros deben entender ciertas leyes sobre cómo fluye el aire para hacer que el vuelo sea posible. Por ejemplo, deben saber que cuando se calienta, el aire se expande (el volumen aumenta) y su presión aumenta.

En el siglo XVIII, Daniel Bernoulli descubrió que cuando el aire corre rápidamente sobre una superficie (tal como la de una ala), la presión del aire disminuye. Y cuando la velocidad del aire disminuye, la presión aumenta. Bernoulli pudo resumir estas observaciones en una fórmula matemática (el teorema de Bernoulli). En la actualidad, las alas están diseñadas para aumentar la velocidad del aire sobre la superficie superior y para disminuirla en la parte inferior. Esto produce sustentación, ¡que es lo que mantiene al avión en el aire!

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Last modified: Wed Jul 28 11:46:29 PDT 1999