el amor

Así vuela un avión, y ojalá que por fin se aclare el tema de una vez por todas
Por Arturo Quirantes on 20 mayo, 2013
FÍSICA
 
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“¿Cómo es posible que este montón de metal pueda sustentarse en el aire?” Esa pregunta nos la hemos hecho muchas veces, y aun hoy el ciudadano medio tiende a aceptarlo como artículo de fe. Hay muchas explicaciones en Internet, pero algunas sonconfusas, otras están equivocadas y otras más nos dejan como estábamos; y reitero lo que ya he dicho en Twitter, “Brujería” no vale.
No es porque no haya habido buenas mentes y plumas (vale, teclados) ocupados en esa tarea.  Hace un par de años, la Pizarrade Yuri (desactualizada ahora, por desgracia) nos regaló la vista con una estupenda explicación. También se hicieron eco del problema en Microsiervos,enenchufa2 y en la muy recomendable web de Malaciencia (aquí y aquí); por no hablar del siempre excelente Francis, a quien no me atrevo yo a contradecir a la ligera.
El problema es que no tengo más remedio que intentarlo. Francis metió el dedo en la llaga con su afirmación de que los libros de texto se equivocan. Como profe de Física, ya he visto antes casos en los que la realidad no es tal ycomo la cuentan en algunos libros de texto. Cada vez tenemos más ejemplos: el caso del microondas, el del Puente de Tacoma Narrows (y su primo español), la fuerza de Coriolis, y otros más. Ahora puede que tenga que tachar otro ejemplo de mi lista. El caso es que me he puesto a bucear en busca de información, y he vuelto a la superficie cargado de caracolas interesantes.
La explicación tradicional sebasa en el principio de Bernoulli. Este señor tan listo enunció hace ya muchos años la relación existente entre los diversos parámetros de un fluido, a saber: la presión P, la velocidad v, la densidad ρ y su altura h:
P + ρgh + ½ρv2 = constante
donde g es la aceleración de la gravedad; es la llamada ecuación de Bernoulli. La explicación clásica pasa porque el ala de un avión está diseñada deforma que el aire tenga que recorrer una distancia mayor en la parte superior del ala; de esa forma, su velocidad será más alta, su presión disminuirá, y el efecto será una diferencia de presión que empuja al avión hacia arriba. Esa es la que se suele denominar “explicación Bernoulli.” Hay una variante, llamada “explicación Venturi,” similar a la anterior: el aire se acelera en el extradós igual quelo haría en un tubo que sufre un estrechamiento. En realidad, considero que ambas explicaciones son equivalentes, ya que ambas están basadas en la misma ecuación, de modo que a efectos prácticos las tomaré como la misma.
Ninguna de estas explicaciones se considera válida. Tomaré el razonamiento de Yuri, que se explica la mar de bien. Contra la explicación Venturi, afirma que el extradós de unala (la parte superior) no es una boquilla de Venturi. En contra de la explicación Bernoulli, afirma que la sustentación es muy inferior a la necesaria para levantar el avión; yo no he hecho los cálculos, pero voy a admitir este punto. En ambos casos se aduce también el problema del vuelo invertido: si la explicación Venturi/Bernoulli fuese cierta, ¿cómo podría un avión volar boca abajo? No suelenhacerlo, pero todos hemos visto videos de exhibición donde cazas a reacción o avionetas cruzan el cielo de forma invertida.
Una tercera explicación, que podríamos llamar “explicación Newton” sugiere que el aire, al golpear el ala por abajo, la empuja hacia arriba. Para verla en acción, no hay más que sacar la mano cuando vamos de pasajero en un coche. Ponedla horizontal, y no notaréis gran cosa;inclinadla un poco hacia arriba y veréis cómo la mano tiende a subir como el F-14 de Maverick. Paradójicamente, Yuri niega la explicación Newton afirmando que también hay aire en la parte superior. En efecto, la hay, pero no golpea el ala (o la mano) con la misma fuerza que el aire de la parte inferior, así que no podemos descartar esta explicación. Por otro lado, cuando la superficie del ala...