¿Porqué vuelan los aviones?
En 1903 los hermanos Wilbur y Orville Wright fueron los primeros en volar con un biplano propulsado a motor. Aquella hazaña marcó el inicio de la historia de la aviación. Desde entonces, alrededor de la ciencia aeroespacial se han producido todo tipo de desarrollos tecnológicos, pero ninguno hubiera servido de nada si no se hubiese logrado antes lo que el hombre buscaba desde hacía siglos: ganar la batalla a la ley de la gravitación universal, pronunciada por Newton, con otra ley física conocida como el Teorema de Bernoulli, en el que se basó el principio de la sustentación de los aviones. Contra lo que se pudiera pensar, ambas demostraciones son casi contemporáneas, con lo que la teoría estaba enunciada desde el siglo XVIII y sólo hacía falta saber llevarla a la práctica. Se trataba de conseguir anular la fuerza calculada por Newton sobre un objeto, el avión, aplicando lo que aseguraba Bernoulli: cuando aumenta la velocidad del aire, su presión disminuye.
A partir de ahí, aunque son muchas más las variantes que condicionan el vuelo, la explicación más sencilla para poder entender las razones por las que vuelan los aviones se centra en la forma de sus alas. Su diseño permite que el aire circule más rápido por la parte superior del ala y más lento por su parte inferior. Esto hace que la presión bajo el ala sea mayor que encima de ella y, por lo tanto, el avión recibe un empujón hacia arriba. Así, queda suspendido entre dos fuerzas. Cuando el avión se mueve debido a la fuerza del motor, el aire circula por sus alas produciendo el empuje que lo hace volar.
Introducción
Definición
Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; estas leyes son enormemente complejas, y aunque la hidrodinámica tiene una importancia práctica mayor que la hidrostática,sólo podemos tratar aquí algunos conceptos básicos.
Euler fue el primero en reconocer que las leyes dinámicas para los fluidos sólo pueden expresarse de forma relativamente sencilla si se supone que el fluido es incompresible e ideal, es decir, si se pueden despreciar los efectos del rozamiento y la viscosidad. Sin embargo, como esto nunca es así en el caso de los fluidos reales en movimiento, los resultados de dicho análisis sólo pueden servir como estimación para flujos en los que los efectos de la viscosidad son pequeños.
Tipos de Fluidos
a) Fluidos incomprensibles y sin rozamiento
Estos flujos cumplen el llamado teorema de Bernoulli, que afirma que la energía mecánica total de un flujo incompresible y no viscoso (sin rozamiento) es constante a lo largo de una línea de corriente. Las líneas de corriente son líneas de flujo imaginarias que siempre son paralelas a la dirección del flujo en cada punto, y en el caso de flujo uniforme coinciden con la trayectoria de las partículas individuales de fluido. El teorema de Bernoulli implica una relación entre los efectos de la presión, la velocidad y la gravedad, e indica que la velocidad aumenta cuando la presión disminuye. Este principio es importante para predecir la fuerza de sustentación de un ala en vuelo.
Ecuación de Continuidad: Determina que en un mismo volumen dentro de un tubo, se puede determinar la velocidad de entrada y salida de fluidos mediante la siguiente ecuación que relaciona áreas y velocidades.
A1.v1 = A2.v2 = constante.
Ecuación de Bernoulli: (principio de conservación de la energía) para flujo ideal (sin fricción).
p1 + δ.v1 ²/2 + δ.g.h1 = p2 + δ.v2 ²/2 + δ.g.h2 = constante
g.h = energía potencial por unidad de masa.
v ²/2 = energía cinética por unidad de masa.
Ecuación de Bernoulli para flujo en reposo: v1 = v2 = 0
p1 + δ.g.h1 = p2 + δ.g.h2
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