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Elevación newtoniana
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Como la mayoría de las cosas, para entenderlas, quiero decir entenderlas de verdad, primero hay que obtener una especie de perspectiva, o comprensión de las condiciones, fuerzas y circunstancias subyacentes de un comportamiento antes de poder entender de verdad las razones de otro. Para nuestros propósitos (relacionar el Principio de Bernoulli y lo que hace volar a un avión) sólo necesitamos una comprensión básica de los principios primarios, por lo que me esforzaré por transmitir sólo lo necesario, así como emplear el uso de una técnica llamada “en otras palabras” para minimizar el estrés mental de coser todos estos conceptos juntos.
En otras palabras, la “viscosidad” es el “espesor” de un fluido. Cuanto más espeso sea el fluido, más resistente será a la fluidez. Por ejemplo: La melaza es muy viscosa, el agua es medianamente viscosa y el aire tiene una viscosidad baja.
El principio de Bernoulli
En diciembre de 2003, para conmemorar el centenario del primer vuelo de los hermanos Wright, el New York Times publicó un artículo titulado “Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?”. El objetivo del artículo era una simple pregunta: ¿Qué mantiene a los aviones en el aire? Para responderla, el Times recurrió a John D. Anderson, Jr., conservador de aerodinámica en el Museo Nacional del Aire y del Espacio y autor de varios libros de texto sobre el tema.
Lo que Anderson dijo, sin embargo, es que en realidad no hay acuerdo sobre lo que genera la fuerza aerodinámica conocida como sustentación. “No hay una respuesta sencilla para esto”, dijo al Times. La gente da diferentes respuestas a la pregunta, algunas con “fervor religioso”. Más de 15 años después de aquel pronunciamiento, sigue habiendo diferentes versiones de lo que genera la sustentación, cada una con su propio y considerable rango de celosos defensores. A estas alturas de la historia del vuelo, esta situación es ligeramente desconcertante. Al fin y al cabo, los procesos naturales de la evolución, trabajando sin sentido, al azar y sin ninguna comprensión de la física, resolvieron el problema mecánico de la sustentación aerodinámica para las aves que vuelan hace siglos. ¿Por qué debería ser tan difícil para los científicos explicar qué es lo que mantiene a las aves, y a los aviones, en el aire?
Vuelo por el principio de Bernoulli
Después de leer este artículo de Scientific American, me doy cuenta de que fui una de las personas que se creyó el mito de que “nadie puede explicar cómo los perfiles aéreos generan sustentación”. Por supuesto, ahora lo sé mejor, ya que soy un experto en aeroespacial. Me alegra ver que alguien más entiende por qué tiene sentido que las diferencias de presión generen sustentación.
Mi explicación de una sola línea para los profanos es que para empujar el avión hacia arriba hay que empujar el aire hacia abajo. No es del todo satisfactorio, pero es interesante observar que, mientras los diseñadores de aviones se refieren sobre todo a la sustentación de las alas, los diseñadores de helicópteros hablan sobre todo del empuje del rotor. Sin embargo, las palas de los helicópteros no son más que alas giratorias.
La desviación hacia abajo también es irrelevante… si se observa el flujo ascendente y descendente alrededor de una hoja de aeronave en 2D, cada línea de corriente termina a la misma altura a la que comenzó… en 3D hay una desviación hacia abajo, pero esto crea resistencia inducida, no sustentación.
Remito a todos al artículo de Holger Babinsky de 2003 ¿Por qué vuelan las alas? Y el libro de Doug McLean Understanding Aerodynamics. Tratar de introducir a Bernoulli como causa y no como efecto para explicar la sustentación es siempre problemático, en mi opinión.
El principio de Bernoulli explicado
¿Sabía que muchos astronautas fueron pilotos de avión antes de ser contratados para ir al espacio? Se trata de una habilidad muy solicitada por las agencias espaciales. Los pilotos entienden sus aviones y las fuerzas que se ejercen sobre ellos durante el vuelo. Una de esas fuerzas es la sustentación. Esta actividad explora el principio de Bernoulli y cómo puedes aprender sobre la sustentación utilizando objetos cotidianos.
El principio de Bernoulli fue establecido en 1738 por Daniel Bernoulli. Este principio establece que en el flujo de un fluido, como un líquido o un gas, se produce una aceleración (o aumento de la velocidad del fluido) simultáneamente con una disminución de la presión (o una disminución de la energía potencial del fluido). En otras palabras, el principio de Bernoulli establece que cuanto mayor es la velocidad de un fluido, menor es la presión.
El principio de Bernoulli puede aplicarse para explicar el funcionamiento del ala de un avión. La diferencia en la forma de la parte superior e inferior del ala influye en la velocidad del aire que fluye sobre el ala. (¡Recuerda que tanto los líquidos como los gases se consideran fluidos!) Esto crea una diferencia de presión en el flujo de aire que produce la sustentación ejercida sobre el avión.
