Feria De La Ciencia El Avion

INTRODUCCION

Aeroplano, es un aerodino de ala fija, o aeronave más pesada que el aire, provisto de alas y un cuerpo de carga capaz de volar, propulsado siempre por uno o más motores. Los aeroplanos incluyen a los monoplanos, biplanos y triplanos. Según la definición de la OACI es un Aerodino propulsado por motor, que debe su sustentación en vuelo principalmente a reacciones aerodinámicas ejercidas sobre superficies que permanecen fijas en determinadas condiciones de vuelo.

En el caso de no tener motor se trataría de un planeador y en el caso de los que superan la velocidad del sonido se denominan aviones supersónicos.

Pueden clasificarse por su uso como aviones civiles (que pueden ser de carga, transporte de pasajeros, entrenamiento, sanitarios, contra incendios, etc.) y aviones militares (carga, transporte de tropas, cazas, bombarderos, de reconocimiento o espías, de reabastecimiento en vuelo, etc.).

También pueden clasificarse en función de su planta de potencia; aviones propulsados por motores a pistón, motores a reacción (turbo jet, turbofán y turbohélice) ó propulsores (cohetes).Su principio de funcionamiento se basa en la fuerza aerodinámica que actúa sobre las alas, haciendo que la misma produzca una sustentación. Esta se origina en la diferencia de presiones entre la parte superior e inferior del ala, producida por su forma especial.

DESARROLLO DEL TEMA

¿Por qué vuela un avión?

Existen numerosos testimonios del interés del hombre por imitar el vuelo de los pájaros, desde tiempos remotos. Para no extendernos en demasía, obviaremos el detalle de los distintos intentos que para volar realizará a través de los siglos, solamente, y a manera de ejemplo, podemos citar a Leonardo Da Vinci, quien en el siglo XV diseñó un helicóptero, demostrando una extraordinaria comprensión de los principios del vuelo, los mismos que hoy posibilitan la utilización de esas aeronaves. Pero fue Daniel Bernoulli (1700-1782) quien, experimentando con el flujo de los líquidos a través de tubos de variadas formas estableció el siguiente enunciado: "Si en un tubo determinado, la velocidad del fluido que lo recorre es incrementada en algún punto, la presión se reducirá en ese punto”.

Este enunciado explica por sí solo la teoría de la sustentación, y bien puede decirse que es la teoría fundamental del vuelo. Toda aeronave de alas fijas tiene éstas diseñadas de forma tal que el flujo de aire se incremente en su parte superior, provocando la sustentación.

Otra de las teorías de la sustentación se basa en la ley de acción y reacción de Newton que establece: “Para cada acción hay una reacción del mismo valor y de sentido opuesto”. Con referencia a la sustentación, esta ley encuentra aplicación al establecer que el ala mantiene al avión hacia arriba, al empujar el aire hacia abajo. El empuje del aire hacia abajo es la acción a la que se opone una reacción, o sea, la sustentación.

Esta teoría explica también la sustentación a diferentes velocidades. Observando la figura se comprueba, que el aire que pasa por la parte superior del ala, efectúa un recorrido más largo que el que lo hace por la parte inferior, y por lo tanto, aquél deberá moverse a mayor velocidad que éste, a fin de reunirse ambos a la salida, obteniendo como resultado, una zona de baja presión en la parte superior del ala, de acuerdo a la teoría de Bernoulli.

Ángulo de ataque: Otro factor importante a considerar, es el ángulo de ataque, que es la posición del ala con relación al viento relativo, es decir el viento que se origina con respecto a un cuerpo, al desplazarse éste dentro de una masa de aire (Trayectoria de vuelo). A cualquier velocidad, el ángulo de ataque determina la sustentación que el ala puede generar. A pequeños ángulos, la sustentación es mínima.

Dado que el ángulo de ataque es una relación entre la posición del ala y el viento relativo, no debe medírselo con respecto al suelo, sino con referencia a la trayectoria de vuelo. Por ello es que se habla de viento relativo, o sea, si bien es cierto que a mayor ángulo de ataque mayor sustentación, el aumento de dicho ángulo encontrará un punto de máxima sustentación, traspasado el cual ésta comienza a disminuir hasta desaparecer, si se insiste en el aumento de aquél ángulo.

Esta disminución de la sustentación es consecuencia de la ruptura del flujo de aire sobre el perfil alar, ya que ahora, en lugar de un paso continuo de aire, se presenta una turbulencia en forma de burbujas, que lógicamente no produce las condiciones de sustentación requeridas.

En la mayoría de los aviones, el punto de mayor sustentación se logra con un ángulo de ataque de 20°. Por otra parte, un ángulo de ataque negativo (o sea con la nariz del avión por debajo de la línea de vuelo horizontal), reducirá también la sustentación.

Asimismo, cuando se aumenta el ángulo de ataque, las partículas de aire que actúan en la superficie inferior del ala ayudan a la sustentación, aunque el valor real de esa sustentación adicional no pasa de un 25 %.

Fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo

Como los aviones se construyen para volar, a fin de cumplir ese propósito, la primera fuerza que se debe conseguir que actúe es la sustentación. Pero hay otras tres fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo.

El avance de un avión dentro de una masa de aire provoca un viento relativo que al circular por sobre sus alas produce la sustentación. Al avanzar el avión por efecto de la tracción, automáticamente aparece otra fuerza, la carga o la resistencia al avance, que actúa en contraposición de la anterior. Por último, la fuerza de gravedad, a la que se opone la arriba nombrada sustentación.

Fuerzas de gravedad

Esta es la cuarta de las fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo, debiendo ser contrarrestada por la sustentación, siendo, por lo tanto el peso total del avión, la primera fuerza a superar para que el vuelo sea posible. El valor de la fuerza de gravedad entre dos cuerpos depende de la masa de éstos y de la distancia que los separa. Cuanto mayor sea la distancia menor será la atracción entre ellos, pues aquella fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de

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