física 3° medio - cómo vuelan los aviones

FÍSICA - TERCERO MEDIO

2015

Hecho por: Yawahoo, Sebastián Cáceres & Matías Vergara

Subido por Yawahoo

Agradecimientos: prof. Héctor Campos

Introducción

La capacidad de volar ha sido importantísima para el hombre, esta fue inventada en 1903 por los hermanos Wright, tratando de imitar el vuelo de las aves.

Hoy en día, volar representa la forma más rápida y eficiente para viajar grandes distancias. Pero ¿cómo se mantiene el avión en el cielo? ¿qué es lo que evita que se caiga?

El ala y las fuerzas que actúan sobre el avión

Teorema de Bernoulli

Este principio explica que en algunos fluidos (aire, agua) la velocidad está ligada con la presión.En la aviación, esto explica la mayor facilidad del avión para elevarse a mayores velocidades.

Las partículas de un fluido que pasan a través de un estrechamiento aumenta su velocidad con lo cual disminuye su presión.

Efecto Venturi

En esta animación se aprecia el efecto que ocurre en el intradós, al pasar el aire más lento que en el extradós y a mayor presión.

Mayor velocidad = menor presión Menor velocidad = mayor presión

Es una forma que aprovecha al máximo las fuerzas por la variaciones de velocidad.

Perfil aerodinámico

Intradós

Extradós

Forma aerodinámica en los autos

Los autos (deportivos) también poseen un perfil aerodinámico, para mayor movilidad y alcanzar altas velocidades, ya que oponen la menor resistencia al aire posible. Los alerones sirven para que el aire empuje el auto hacia abajo, y así se tenga un mejor agarre con el suelo.

Acción y reacción

La Sustentación

Sustentación > peso = elevación

La fuerza de sustentación (L) se genera porque hay menor presión en el extradós y mayor presión en el intradós.

Ángulos de ataque y de incidencia

Ataque

Incidencia

1. La densidad del aire: el aire caliente es menos denso que el frío, por lo tanto en invierno los aviones vuelan mejor.

2. Velocidad del aire sobre el perfil aerodinámico: la sustentación es directamente proporcional a la velocidad, a menor velocidad, el avión no volará.

3. La superficie del ala: cuanto mayor es la superficie mayor es la sustentación.

4. El ángulo de ataque: esencial para mantener la sustentación.

Variables que influyen en la sustentación

La resistencia es la fuerza que tiende a retardar el movimiento del avión en el aire.

Resistencia parásita: producida por la fricción del fuselaje del avión, tren de aterrizaje, alerones, flaps, etc. Dependiendo de la forma del objeto y la rugosidad de la superficie.Este tipo de resistencia aumenta con la velocidad.

Resistencia inducida: es el resultado directo de la sustentación producida por las alas.Este tipo de resistencia es mayor a bajas velocidades.

Se le llama resistencia total a la suma de las dos resistencias anteriores.

Resistencias

Flaps y slats

Flaps

Los flaps y slats son para que el avión tenga más superficie en el ala, más sustentación en el despegue y aterrizaje, ya que no hay suficiente velocidad y a medida que el avión acelera ya en el aire, estas partes se retraen.

La posición relativa de estos dos puntos es importante para la estabilidad longitudinal.Si el centro de gravedad y el centro aerodinámico están en el mismo plano, el avión tiene una estabilidad longitudinal neutra, osea que el peso del avión está compensado por la sustentación.

Si el centro de gravedad está por detrás del centro aerodinámico el avión toma la posición de encabritado.

Si el centro de gravedad está por delante del centro aerodinámico, el avión tomara la posición de picado.

Centro de gravedad y centro aerodinámico

Conclusión

Un avión, puede mantenerse en el aire gracias a factores que podemos explicar con el principio de Bernoulli, el Efecto Venturi y la tercera ley de newton: Acción y Reacción.

Pero el ala y su forma son lo que hacen posible el vuelo, ya que empujan el aire hacia abajo y logran hacer que exista una menor presión en el extradós y mayor presión en el intradós, generando la sustentación. Más que cualquier parte del avión, las alas son la parte fundamental de algo que vuela.

Fin de la presentación