Fuerza de sustentación de los aviones


Proyecto: Fuerza de sustentación de los aviones


Materia: Física




Fuerza de sustentación de los aviones
¿Cómo vuela un avión?
Sobre un avión en vuelo actúan cuatro fuerzas fundamentales:

Levantamiento o sustentación (L) (Lift)
Peso (W) (Weight)
Resistencia (D) (Drag)
Empuje (T) (Thrust)

Levantamiento o sustentación (L). Es la fuerza de ascensión que permite al aviónmantenerse en el aire. El levantamiento o sustentación se crea principalmente en las alas, la cola y, en menor cuantía, en el fuselaje o estructura. Para que el avión pueda volar la fuerza de sustentación debe igualar a su peso (L=W), contrarrestando así la fuerza de gravedad.

Peso (W). Es el resultado de la fuerza de atracción que ejerce la gravedad sobre todos los cuerpos situados sobre lasuperficie de la tierra, atrayéndolos hacia su centro. La fuerza de gravedad se opone al levantamiento o sustentación en el avión, tanto en tierra como durante el vuelo.
Fuerza de empuje o tracción (T). La proporciona el motor (o motores) del avión por medio de la hélice o por reacción a chorro. La fuerza de empuje permite al avión moverse a través de la masa de aire y es opuesta a la fuerza deresistencia. Para que el avión pueda mantenerse en vuelo la fuerza de empuje debe igualar a la fuerza de resistencia que se opone a su movimiento (T=D).

Resistencia (D). Es la fuerza que se opone al movimiento de los objetos sumergidos en un fluido. Desde el punto de vista físico, tanto el agua como los gases se consideran fluidos. De manera que el aire, al ser un gas, se considera también unfluido. La resistencia aerodinámica, que se opone al desplazamiento de los objetos cuando se desplazan a través de los fluidos, la produce la fricción y depende, en mayor o menor grado, de la forma y rugosidad que posea la superficie del objeto, así como de la densidad que posea el propio fluido.

Una máquina de cientos de toneladas, un avión que viaja cerca de los 1000Km/h a alturas de 12000metros desde el nivel del  mar a temperaturas de -55ºC.







¿Para que vuela un avión?

Para empezar: ¿qué es volar?, se entiende flotar y viajar de forma controlada por el aire sin estar apoyado en el suelo.Un avión cuando está en una pista de rodadura en el aeropuerto está pegado al suelo porque hay una fuerza gravitatoria que le empuja hacia abajo y el suelo equilibra esa fuerza. Ok,así que para que el avión empiece a volar debe de haber una fuerza que sea mayor que la gravitatoria y que empuje al avión hacia arriba. Esta fuerza Es la sustentación.
La sustentación empuja al ala (un avión típico de transporte tiene sólo un ala, no dos). El ala sostiene al fuselaje y resto de componentes del avión. Y el avión vuela. Pero la pregunta en sí es ¿cómo es capaz de sostenerse el aviónen el aire, una máquina que pesa del orden de cientos de toneladas?.
A primera vista parece que el aire es muy poca cosa como para que vuele un avión en el aire. Sin embargo, si sumas muchas pocas cosas tienes mucho aire, es decir: 
Si agitas la mano apenas sientes el aire.
Si sacas la mano por la ventana del coche cuando va a 120 Km/h sientes una fuerza  importante.
Si pudieras sacar la manopor la ventanilla de un avión de transporte (~850 Km/h) sentirías al menos una fuerza muy importante en tu mano.



Para usar el aire como medio generador de fuerzas para que vuelen los aviones hay que trabajar con velocidades elevadas.
La sustentación es una fuerza que ejerce el aire sobre el ala de los aviones. Una fuerza es una presión por una superficie. El ala del avión al volar tieneuna superficie por arriba, extradós, y por abajo, intradós. Hablando de fluidos es más cómodo pensar en presiones. Si el avión está en la pista de despegue con velocidad cero, la presión tanto en extradós como en el intradós es la presión ambiente. Por ejemplo: Ahora mismo estás sometido a una presión atmosférica  en toda la superficie de tu piel. Y no te empuja hacia ningún lado porque es la...