Actividad 2






Actividad 2: Vuelo de un Avión
Docente en línea: José Vicente mejía Orduña
Luis Alberto Velázquez Vázquez
Curso: Física BI-BFIS-1502S-B1-003
Uso de leyes, principios: Newton, Bernoulli, Pascal y Arquímedes.
Fecha de entrega: 11/08/15










"La gravedad explica el movimiento de los planetas, pero no puede explicar quién establece los planetas en movimiento."
Isaac Newton




I.- LosAviones, la aplicación de la tercera ley de Newton, ley de Bernoulli.

Los aviones se mantienen en vuelo debido a la fuerza de sustentación que se produce a una determinada velocidad por el empuje del aire sobre las alas. La sustentación es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza a través un fluido, de dirección perpendicular a la velocidad del corriente incidente.

La fórmula matemáticaque define la sustentación (L) es la siguiente:





Es decir, que la SUSTENTACIÓN (L, medida en Newtons) depende de la DENSIDAD DEL AIRE (ro, griega)  que a su vez es función de la temperatura, la altitud y la presión, de la VELOCIDAD (V) al cuadrado, de la SUPERFICIE ALAR  (S) y del COEFICIENTE DE SUSTENTACIÓN  (CL) que es un coeficiente adimensional, específico para cada avión. Vemos que lavelocidad es crucial para conseguir sustentación. Además de las otras variables como EL ANGULO DE ATAQUE.

El fenómeno de la sustentación es tan complejo que hay varias posturas que pretenden demostrarlo. Unos se inclinan por la ecuación o teorema de Bernoulli, otros por las leyes de Newton y otros que suman la dos o parte de ellas, dándole a cada una un determinado valor. Veamos primero, las cuatroprincipales fuerzas que actúan sobre un avión:

Hay cuatro fuerzas fundamentales que afectan al avión: el empuje, la resistencia, el peso y la sustentación (figura 1).

Si el avión estuviera parado, estaría afectado por sólo dos fuerzas, el peso (gravedad terrestre) y la resistencia (que impide el movimiento). Para que vuele el avión hay que vencer esas dos fuerzas: la resistencia con el empujedel motor, que es lo que genera la sustentación que vence al peso del aparato.

La fuerza de empuje o tracción debe superar a la de resistencia, mientras que la de sustentación debe ser mayor que el peso para que el avión se eleve. A medida que el empuje es mayor, el avión irá más rápido, por lo tanto, el aire que circula por las alas también será más rápido y se generará sustentación.


Cuerda: Esla línea recta que une el borde de ataque con el borde de fuga. Es una dimensión característica del perfil.
Línea de curvatura media: Es una línea equidistante entre el extradós e intradós. Establece la curvatura del perfil. Si la línea de curvatura media, pasa por encima de la cuerda se dice que la curvatura es positiva, si va por debajo es negativa y de doble curvatura si va en un tramo porarriba y en otro por debajo.
Ordenada máxima de la línea de curvatura media (COMBA): Es la máxima distancia entre la línea de curvatura media y la cuerda; este valor y su posición a lo largo de la cuerda ayuda a definir la forma de la línea de curvatura media. El valor de la ordenada máxima, y su posición suelen darse en forma de % de la cuerda.
El espesor máximo se expresa en % de la cuerda. El valordel espesor varía desde un 3% en los muy delgados hasta un 24% en los muy gruesos.
El radio de curvatura del borde de ataque: Define la forma del borde de ataque y es el radio de un círculo tangente al extradós e intradós, y con su centro situado en la línea tangente en el origen a la línea de curvatura media.
El ángulo de ataque es el que existe entre la cuerda y la dirección de la vectorvelocidad de la corriente libre de aire.

El ángulo varía en función de la dirección del viento relativo y de la posición de las alas con respecto a éste, un cambio que puede controlar el piloto. Cuando el ángulo de ataque supera los límites del avión (es muy elevado), se produce una pérdida de sustentación (en inglés, “stall”). Cuanto más rápido vuela el avión, menor es el ángulo de ataque.

Del...