¿Por qué vuela un avión?
Responde Fernando Minotti, investigador del CONICET en el Departamento de Física de Exactas UBA.
Para entender este fenómeno hay que tener en cuenta que el aire –al igual que el agua– es un fluido y que, por lo tanto, el avión vuela “inmerso” en él.
Se sabe que los fluidos (gases y líquidos) ejercen fuerzas sobre los objetos que están inmersos en ellos. Entre esas fuerzas, una de las más importantes es la presión, que actúa en forma perpendicular a la superficie del objeto y “empuja” sobre ella.
En un avión, el diseño ingenioso del ala lleva a que la presión del aire en la parte superior sea menor que en la parte inferior de ésta, lo que produce una fuerza neta (de sustentación) que “empuja” hacia arriba y que le permite volar. Para producir este efecto el ala se diseña con un borde delantero redondeado, un borde trasero afilado, y con una longitud entre el borde delantero y trasero que es mayor del lado superior (ver gráfico). Así, con el avión en movimiento, el aire que llega al borde delantero del ala se divide en dos flujos: uno que circula por el lado superior del ala y otro que lo hace por su lado inferior. Como el lado inferior es más corto, al flujo inferior le lleva menos tiempo alcanzar el borde trasero y, una vez alcanzado debe rodearlo y fluir sobre el lado superior para encontrarse con el otro flujo.
Ala de avión.
Pero si la velocidad del flujo es alta (la velocidad del avión respecto al aire debe ser suficiente para que esto suceda), el flujo inferior “sigue de largo” al llegar al borde, en lugar de rodearlo, y la consecuente falta de fluido hace disminuir la presión en el lado superior. Notablemente, debajo del ala ocurre lo opuesto, pues el flujo inferior no es evacuado eficientemente al no poder rodear el borde trasero, y la consiguiente acumulación de aire resulta en incremento de presión.
Los motores del avión son necesarios sólo para generar y mantener la velocidad del avión respecto al aire. Un cálculo detallado muestra que la diferencia de presiones y, consecuentemente, la fuerza de sustentación crecen como el cuadrado de dicha velocidad. Así, duplicando la velocidad se cuadruplica la fuerza, lo que hace muy eficiente el mecanismo de sustentación descripto.
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