El principio de Bernoulli o ¿Por qué vuelan los aviones?
¿Cómo es posible que un aparato metálico de más de 170 toneladas, sin contar a los
pasajeros (algunos pasaditos de peso), se sostenga en el aire como un grácil pajarillo?
Con un experimento ¡de un objeto que levita! y que puedes hacer en casa, conocerás la
respuesta. Platzi, la plataforma para los que quieren
seguir aprendiendo, presenta… ¿Por qué vuelan los aviones?
Hagamos un experimento. El Ingeniero Erasmus nos demostrará cómo.
Necesitas: Una bolita de unicel de unos 4 centímetros.
Una hoja de papel Cinta adhesiva
Un palito de madera redondo. Cordón o hilo
Una secadora de pelo ¿Ya tienes tu material?
Recorta un rectángulo de papel de unos 10 centímetros de ancho. Pégalo con cinta adhesiva
en la circunferencia de la bolita de unicel, formando un cilindro. Sácale punta al palito
y, pasando por enmedio del cilindro, clávalo en la bolita de unicel. Amarra un extremo
del palito con el hilo y dejando unos 20 o 30 centímetros, pega la otra punta una mesa.
Ahora toma la secadora… lee las instrucciones (o, si eres menor, pídele ayuda a alguien
mayor), ponla en el modo más fuerte sin que salga aire caliente ¡no te vayas a quemar!
Mientras sostienes verticalmente el cilindro sosteniéndolo por el palito, pon la secadora
en un ángulo levemente inclinado de abajo hacia arriba y enciéndela…
¿Qué crees que suceda? El cilindro se caerá
El cilindro será arrojado lejos El cilindro se sostendrá en el aire
El cilindro explotará en pedazos ¡Wow! ¡El cilindro se queda suspendido!
No te desespere si tu cilindro no flota a la primera. Intenta variar poco a poco la
distancia y el ángulo de la corriente de aire.
Pero ¿por qué se queda suspendido? El aire es un fluido que ejerce presión en
todos los objetos que nos encontramos sumergidos en él. De hecho, tienes casi una tonelada
de aire sobre tu cabeza y tus hombros. Si no se siente como si estuvieras cargando un
pequeño auto, es porque el aire ejerce presión similar en todas direcciones de tu cuerpo.
Igual pasa con el cilindro. Pero cuando el viento llega a la superficie de tu objeto,
la superficie redondeada hace que las corrientes de aire se compriman. El aire cuando se comprime,
viaja más rápido. Como cuando, para soplar con más fuerza, haces más estrecha la abertura
de tu boca. El principio de Bernoulli indica que, al viajar
más rápido, un fluido disminuye su presión. Esto se debe al principio de conservación
de energía: al ganar energía cinética, el aire pierde la energía potencial, o sea,
la presión. Si antes la atmósfera presionaba en todas direcciones al objeto, ahora la presión
en la parte de arriba es menor que la presión en la parte de abajo. Por lo tanto el objeto
sube. El perfil de un ala suele tener una forma
como esta. Como puedes ver, el principio de Bernoulli aplica también. Tenemos la gravedad
jalando al avión hacia abajo. Si añadimos un impulso hacia adelante causado por los
motores, hélices o turbinas, tenemos una corriente de aire que, al pasar por el perfil
redondeado aumenta su velocidad en la parte superior, lo cual disminuye su presión -por
el principio de Bernoulli- y genera la sustentación, que es el fenómeno de que un objeto tan pesado
pueda elevarse en el aire. Pero en el caso del ala, esta no es la única fuerza en acción.
Si así fuera, no habría aviones que vuelen “de cabeza” ¡Y sí hay!.
El otro principio en juego es la tercera ley de Newton. La mayoría de las alas tienen
una inclinación, así que dirigen la corriente de aire hacia abajo… y como a toda acción
corresponde una reacción de igual magnitud y en sentido contrario, empujar el aire hacia
abajo, empuja al avión hacia arriba. Cuando un avión vuela de cabeza, levanta la nariz
para producir este plano inclinado. Por eso puede haber aviones con alas planas. Por cierto
es el mismo principio que aplican las hélices, los ventiladores y los tornillos.
Aunque explicamos los principios básicos, el vuelo de los aviones es mucho más complicado.
Las puntas de las alas generan vórtices, por ejemplo. Y ni siquiera hemos hablado de
las matemáticas necesarias para calcular fenómenos como las turbulencias…
Y ya que tienes en tus manos una secadora y una bolita de unicel intenta esto: enciende
la secadora apuntando hacia arriba y coloca la pelotita sobre la corriente de aire. No
es sorprendente que la esfera “levite” de esta manera… pero inclina la secadora
poco a poco y… ¡¿Por qué la bola no se cae?! ¡Hasta ahorita!
¿Por qué crees que ocurre este fenómeno? Déjanos tus hipótesis en los comentarios.
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