¿Por Qué Vuelan los Aviones?

Cuando miras al cielo y ves un avión parece algo mágico. ¿Cómo puede ser que un cacharro tan grande y que pesa tanto pueda mantenerse en el aire y volar?.

La física que hace que un avión se sustente en el aire y se deslice es fascinante. Vamos a ver por qué sucede.

Los aviones pueden volar gracias a la acción combinada de varias fuerzas en los planos horizontal y vertical. Para elevarse, el peso del avión debe ser mayor que la fuerza generada en el eje vertical (sustentación en la jerga de la aviación).

La diferencia entre estas dos fuerzas es lo que hace que el avión gane altura.

La fuerza más importante que actúa sobre un avión en vuelo es la sustentación. Es la fuerza que permite que un avión vuele. La sustentación se genera por el movimiento del aire sobre las alas del avión. La forma de las alas ayuda a crear una zona de baja presión por encima del ala y una zona de alta presión debajo del ala. La diferencia de presión crea la sustentación.

ala de un avion

¿Por qué despega un avión?

Cuando un avión despega contra el viento, la tasa de aceleración con respecto al suelo disminuye, pero al mismo tiempo aumenta el flujo de aire sobre las alas. Esto le permite despegar con menos distancia horizontal y hace que suba con un ángulo más pronunciado, lo que le permite evitar cualquier obstáculo.

La clave es mantener una velocidad del aire lo suficientemente alta como para que el flujo de aire sobre las alas siga siendo lo suficientemente fuerte como para sostener el avión.

A medida que la velocidad del avión con respecto al suelo disminuye, la cantidad de aire que fluye sobre las alas también disminuye, y en algún momento ya no puede generar suficiente sustentación para seguir volando.

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Por eso los aviones necesitan una pista para despegar; necesitan una cierta distancia para acumular suficiente velocidad de modo que puedan mantener la sustentación y evitar entrar en perdida.

Los aviones suelen despegar contra el viento para aprovechar al máximo sus motores y acortar el rodaje de despegue. Despegar contra el viento también da al avión más tiempo para ganar altura.

¿Por qué no se caen los aviones?

La parte inferior del avión está llena de aire, y es este aire, junto con la velocidad, lo que impide que el avión caiga en picado como una piedra; y para alcanzar tal velocidad, todo lo que tienes que hacer es bajar ligeramente el morro de la nave (de forma similar a un descenso).

La presión de aire generada por el movimiento de avance del avión que eleva ligeramente el ala, evita que entre en pérdida y se caiga del cielo. Así que, para mantener el vuelo, lo único que tiene que hacer un avión es seguir avanzando lo suficientemente rápido para crear sustentación.

Los aviones están diseñados para volar. Sus alas tienen una forma específica para que cuando el aire se mueve a través de ellos, se genera la sustentación. Los motores proporcionan el empuje necesario para superar la resistencia y mantener el avión avanzando lo suficientemente rápido como para generar sustentación.

Los pilotos pueden controlar la altitud de un avión controlando su velocidad y ritmo de descenso. Para descender, simplemente apuntan el morro del avión hacia abajo y dejan que la gravedad haga su trabajo.

¿Por que vuelan los aviones en la atmosfera?

La troposfera es la capa de aire que está por encima de la superficie de la Tierra y por debajo de la cual vuelan todos los aviones. La capa bajo la que vuelan todos los aviones contiene la mitad de nuestra atmósfera (que se divide en cinco capas).

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La presión del aire en la troposfera disminuye con la altitud. En general, la temperatura de la troposfera también disminuye con la altitud (excepto cerca del ecuador de la Tierra). La disminución de la temperatura con la altitud es el resultado de la absorción de la radiación solar por parte de la Tierra.

El aire de la troposfera es denso y proporciona suficiente sustentación para que los aviones puedan volar. La presión del aire en la troposfera también es lo suficientemente alta como para proporcionar suficiente resistencia al aire (arrastre) para evitar que el avión acelere demasiado rápido.

La combinación de estas dos fuerzas, la sustentación y la resistencia, permite que un avión vuele. La cantidad de sustentación y resistencia generada por un avión depende de la forma de las alas y de la velocidad a la que el el avión está volando.

A gran altura, el aire es mucho más frío y hay menos oxígeno. La presión del aire también es mucho menor. En consecuencia, es más difícil para un avión generar sustentación y resistencia a gran altura.

Hay dos razones principales por las que los aviones vuelan a gran altura: para evitar el mal tiempo y para el rendimiento del motor.

Volar en la troposfera es la forma más segura y eficiente de viajar en avión. La gran mayoría de los vuelos comerciales operan dentro de esta capa.

¿Por qué los aviones dejan una línea blanca en el cielo?

Son las líneas blancas que aparecen después de que los aviones despeguen y vuelen, ya que el vapor de agua producido por los motores se condensa y se transforma en cristales de hielo en condiciones atmosféricas específicas.

El nombre científico de este fenómeno natural se llama “estelas de condensación”.

Hay diferentes tipos de estelas de vapor que pueden formarse, dependiendo de la temperatura y la humedad del aire a la altitud a la que vuela el avión. Si el aire es muy frío y seco, las estelas de vapor serán finas y desaparecerán rápidamente. Sin embargo, si el aire es cálido y húmedo, las estelas de vapor serán más gruesas y pueden durar horas.

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¿Cuál es la probabilidad de que se caiga un avión?

Según los cálculos del profesor del MIT Arnold Barnett, la probabilidad de morir en un accidente de avión sigue siendo muy pequeña: 1 entre 1,3 millones en el peor de los casos.

Así que, aunque las probabilidades de morir en un accidente de avión concreto son bajas, las probabilidades de estar en un avión que se estrelle en algún momento de tu vida son bastante altas. De hecho, es más probable que te caiga un rayo que morir en un accidente de avión comercial.

Las probabilidades de morir en un accidente de coche son de menos de 1 entre 5.000, así que sigues teniendo muchas más probabilidades de morir en la carretera que en el cielo. Pero volar es cada vez más seguro.

¿Cuánto tarda en caer un avión en caída libre?

La duración de la caída libre es de aproximadamente un minuto, y se alcanza una velocidad de 250 km/h.

Después de apagar los motores, la velocidad de descenso del avión aumentará. Sin embargo, el avión acabará llegando a un punto en el que su impulso hacia delante ya no es suficiente para vencer la gravedad, y empezará a caer. La velocidad de descenso dependerá entonces del peso del avión y de la cantidad de resistencia que experimente.

¿Qué aviones vuelan en la estratosfera?

A una altura de unas 2,5 veces la del Everest y 112 veces la del Empire State Building de Nueva York, sólo unos pocos aviones, como el Mig-31 ruso, el SR-71, el Concorde, el U-2 y el UAV RQ-4 Global Hawk pueden operar a esta altura.

El UAV Global Hawk se utiliza para misiones de reconocimiento a gran altura y de larga duración. El SR-71 era un avión supersónico estadounidense diseñado para misiones de reconocimiento. Fue retirado en 1998. El Concorde era un avión supersónico de pasajeros británico-francés que funcionó hasta 2003. El U-2 es un avión monoplaza estadounidense utilizados para misiones de reconocimiento a gran altura.

Aunque muchas aerolíneas comerciales vuelan a altitudes cercanas a la estratosfera, no están diseñadas para operar a esas grandes altitudes durante periodos prolongados. Sólo unos pocos aviones están diseñados para ello.