Cómo vuelan los aviones
Siempre que éramos pequeños y mirábamos al cielo, nos preguntábamos cómo vuelan los aviones. Nos parecía algo mágico que esos grandes pájaros de acero pudieran volar como las aves.
Eso sí, de mayores no se ha resuelto todavía la pregunta en muchos casos, ya que aunque hayamos volado miles de veces, no sabemos por qué ocurre esto y a veces ni siquiera lo intuimos.
Aunque sepamos que el avión tiene alas, motores y timones de manejo, no sabemos cómo puede echar a volar algo tan enorme y con tanta facilidad.
Para satisfacer a los curiosos, hoy vamos a hablar sobre cómo vuelan los aviones y sobre cómo hacen estos para mantenerse en el aire con esa facilidad, explicando todo lo que necesitas saber, desde partes del avión, hasta las fuerzas que influyen para mantenerlo en el aire y por supuesto, todo de forma sencilla y en lenguaje coloquial.
Instrucciones para vuelan los aviones
- Un poco de física:
Lo primero que debemos saber es un poco de física para poder entender cómo vuelva un avión. Te entiendo perfectamente, ya que seguro que la palabra física te provoca repulsión y aburrimiento (si es así, no te metas a la ingeniería que estoy estudiando yo). Eso sí, voy a tratar de explicarte esto de una forma sencilla para que lo entiendas, ya que es necesario aprenderse estas 4 fuerzas si quieres aprender cómo vuelan los aviones.
- Resistencia: La primera fuerza de la que vamos a hablar es la resistencia. Es la fuerza que ejerce el aire contra el avión a la hora de moverse y es la fuerza opuesta a la fuerza de empuje. A mayor aerodinámica tenga un avión, menor es la resistencia que ejerce el aire y más fácil es ir a gran velocidad (hablaremos después de esto en fuerza de empuje). La resistencia es generada por el propio aire al desplazarnos y se contrarresta con motores y sobre todo por el diseño aerodinámico del avión, el cual tiene una forma idónea para cortar el aire.
- Empuje: El empuje es la fuerza que se ejerce contraria a la resistencia, para poder desplazarnos hacia adelante. Esta fuerza además permite que podamos realizar la fuerza de sustentación (luego lo explico en el apartado de las alas). Esta fuerza la ejercen los motores propulsores del avión, de gran potencia, ayudados por la forma aerodinámica del avión que ayuda a cortar mejor el aire. Estos motores logran ejercer potencia comprimiendo el aire y soltándolo hacia el otro lado a gran velocidad, logrando una fuerza contraria a la resistencia y logrando así desplazarse a más de 300 kilómetros por hora a la hora del despegue.
- Sustentación: Esta fuerza es la fuerza que es capaz de mantener el avión en el aire, ejerciendo fuerza hacia arriba para contrarrestar al peso, el cual es su fuerza contraria. Las alas son las encargadas de esto en principal medida, ya que su forma aerodinámica es la que permite ejercer presión hacia arriba (con ayuda de la fuerza de empuje) y separar el avión del suelo.
- Peso: Es la fuerza gravitacional que ejerce presión hacia abajo, atrayendo el avión hacia al suelo, siendo la fuerza contraria a la de sustentación. Esta fuerza es proporcional a la masa del avión, incluyendo el avión y a los pasajeros y obviamente a más masa, mayor peso vamos a tener ejerciendo hacia abajo y por lo tanto, más fuerza de sustentación tendremos que ejercer para poder volar.
- Partes del avión:
Ahora que ya sabemos un poco de las fuerzas, toca ver las principales partes de un avión, explicando paso a paso cómo está involucrada cada una a la hora de volar el avión.
- Alas y estabilizadores: Es la parte más importante, ya que su forma aerodinámica permite que el avión vuele, ejerciendo la llamada fuerza de sustentación. Esta forma permite ejercer la fuerza de sustentación, enviando aire hacia arriba y haciendo que este empuje el avión de esta forma. A más velocidad tenga el avión (fuerza de empuje), más fuerza de sustentación se produce hacia arriba y por lo tanto, más podrá subir. En cambio, los estabilizadores permiten que el avión siga circulando en línea recta si una fuerza lo perturba, como por ejemplo el viento.
- Motores: Estos son de varios tipos y son capaces de comprimir el aire y usarlo a su favor para crear una fuerza de empuje. Básicamente son los encargados de contrarrestar la fuerza del viento y funcionan de una forma similar a los motores de combustión. Junto a ellos se encuentra el tren de aterrizaje, unas ruedas que permiten desplazar al avión hasta lograr la velocidad deseada para poder ejercer la suficiente fuerza aerodinámica hacia arriba (con las alas).
- Elementos para controlar el avión: Son el elevador, el timón y los alerones del mismo, los cuales se sitúan en las alas y los estabilizadores. Estos elementos se caracterizan porque se pueden modificar por el piloto, el cual controla su inclinación para lograr el resultado deseado. El elevador es capaz de hacer subir y bajar el avión, moviéndose en la parte trasera del mismo y es el que se inclina hacia arriba para que el avión vuele. El timón está en la cola del mismo y es el encargado de moverlo de un lado para otro actuando como un volante y finalmente están los alerones, que se encargan de la inclinación y se sitúan en lados opuestos. Todos funcionan gracias a cambios en la carga aerodinámica que permiten que el avión realice este tipo de desplazamientos, la cual se controla a través del piloto del avión.
- Teoría de fuerzas:
Si te fijas, tenemos 4 fuerzas distintas y todas son opuestas con una de esas fuerzas y se complementan con la otra. La fuerza de sustentación y la fuerza de empuje se complementan muy bien(a más velocidad, más sube el avión) y las fuerzas de peso y de resistencia lo mismo(a más peso, más resistencia). Lo que tenemos que hacer es tratar de lograr superar las fuerzas de resistencia y peso, con la fuerza de empuje y la fuerza de sustentación, para lograr superar a las mismas y que el avión salga adelante. En el caso del despegue, las fuerzas positivas (sustentación y empuje), superan a las negativas (peso y resistencia) para poder lograr velocidad y hacer despegar el avión. Cuando el avión está arriba y vuela, la fuerza de empuje siempre es mayor a la de peso (sino iría en caída libre), sin embargo, la fuerza de sustentación puede ser menos a la fuerza de resistencia (descenso de altura), superior (ascenso), o igual (mantener altitud). El piloto debe controlar la fuerza del motor y los elementos de control del avión para realizar ciertas acciones y lograr controlar el avión a su gusto.
- Factor humano:
Tienes que tener claro que el avión es sólo una máquina y que hoy en día, necesita al factor humano para poder volar. Aquí tenemos al piloto que maneja el avión, al copiloto que lo ayuda y a las asistentes de vuelo, que atienden a los pasajeros y a los pilotos. También hay gente importante ahí abajo, como el controlador aéreo, que indica al piloto cuando puede despegar y el meteorólogo, que pasa los partes meteorológicos de temperatura al piloto. Finalmente mencionar a los trabajadores del aeropuerto, que también hacen una labor importante de forma indirecta.
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