¿Por qué vuelan los aviones?

Descubre con el estudio de la ecuación de Bernoulli y su demostración por qué vuelan los aviones.

La ecuación de Bernoulli describe la ley de conservación de energía en un fluído. Para ello necesitamos los componentes de la energía que puede tener un fluído en movimiento. En una situación ideal, sin rozamiento ni viscosidad, los 3 componentes de la energía serían:

• Energía cinética: La energía cinética se la debe a la velocidad que posee el fluído.
• Energía potencial: La energía potencial se la debe a la altura que posee el fluído.
• Energía de presión: Es la energía debido a la presión que posee un fluído.

Las 3 partes de la energía, en fórmula tendrían el siguiente aspecto:

La primera parte corresponde a la energía cinética, la segunda a la energía de presión y la tercera a la potencial debido a los saltos de altura que pueda tener.

El hecho que la suma de las 3 energías se mantenga constante quiere decir, que, si hay una variación en alguna de ellas, obligatoriamente tiene que haber una variación en otra para mantenerla constante.

Por ejemplo, si se modifica la velocidad de un fluído sin que se modifique su altura, la presión ha de variar. Si aumentamos la velocidad (ejemplo: haciéndolo pasar por una sección más estrecha – ver apartado siguiente), la presión que ejerce el fluído será menor. Si disminuimos la velocidad, la presión será mayor. Este sencillo planteamiento explicado por el principio de Bernoulli, da el motivo de la sustentación que se produce en las alas de los aviones.

La velocidad en la parte superior del ala aumenta por la ley de continuidad de masa, donde el caudal a la entrada deber ser igual al caudal a la salida. Al aumentar la velocidad arriba, aumenta la energía cinética del fluído y según el principio de Bernoulli, para que la suma de energías se mantenga constante, o bien varía su altura o bien su presión. La altura no varía, por lo tanto, la presión del fluído es menor.

Una menor presión en la zona de arriba de las alas y una mayor presión abajo hace que el ala sufra una fuerza debida a esa diferencia de presiones por su área.

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