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¿Por qué vuela un avión ?

¿Por qué vuela un avión ?
¿Por qué vuela un avión ? , mitos y realidades explicados de forma sencilla.

 Los aviones son si lugar a dudas una de las mayores muestras del progreso de nuestra especie en el último siglo.

Un avión comercial puede pesar más de 70 toneladas llegando incluso a las 450 en el caso del Boeing 747.

Curiosamente ninguno de los aviones que conocemos funcionan moviendo las alas como hacen todos los animales e insectos voladores que encontramos en la naturaleza, lo que hace parecer aún más raro el hecho de que un avión vuele. 

Así que hoy vamos a explicar cómo funcionan estos gigantescos aparatos.

El principio de Bernoulli, un tema de presiones

Todo aquel que alguna vez se haya interesado por saber cómo vuela un avión habrá oído el término “Principio de Bernoulli“, aunque quizás no todos entienden muy bien lo que dice este principio. 

Puesto que este principio es la base teórica de por qué los aviones vuelan, vamos a explicarlo detenidamente y vamos a mirar unos cuantos ejemplos que hará que todos podamos entender este principio básico que hace que los aviones vuelen y que permite que existan otros fenómenos más cotidianos, pero tan sorprendentes o más.

El principio de Benoulli, expresado de forma sencilla, expresa la relación entre la velocidad, la presión y la densidad de un fluido como puede ser el agua o el aire. 

En lo que respecta a los aviones, este principio relaciona bajas presiones con velocidades altas del aire y altas presiones con velocidades lentas. 

Gracias a esta sencilla relación, un ala de avión es capaz de generar un empuje hacia arriba suficiente como para levantar más de 400 toneladas de carga y transportarnos por los aires.

Para entenderlo mejor vamos a ver lo que pasa con el aire alrededor del ala del avión. 

La explicación común y errónea es que el aire que llega al borde delantero del ala a la vez, se vuelve a encontrar al final de ala y por tanto arriba tenemos más velocidad que abajo; sin embargo la realidad es que el aire que viaja por arriba del ala llega mucho antes que el aire que llega por abajo y que el motivo de la diferencia de velocidades no es un regla absurda como que “el aire tiene que encontrarse” en un punto, sino por un tema de presiones.

Cuando el avión se mueve hacia delante con las alas en posición de despegue estas comprimen el aire (aumentan la presión) que tienen delante y debajo debido a su peculiar forma. 

En la parte superior y trasera el movimiento del avión “vacía” el aire creando una presión mucho menor que la inicial. 

Esta diferencia de presiones es la da lugar a la diferencia de velocidades y al empuje neto que sufre el avión hacia arriba. 

Sólo por el movimiento del avión tenemos altas presiones abajo y bajas presiones arriba que al intentar compensarse, elevan el avión. 

Una forma más sencilla de entender el vuelo de un avión

Puede que a alguien le resulte lioso hablar de presiones y de velocidad del aire por lo que ahora os proponemos otra forma de imaginar el efecto en la que no hablaremos de presiones, sino de Newton y el principio de acción-reacción. 

Para ello podemos ahora imaginar el aire (o las moléculas de aire, para quien quiera ser más técnico) como pequeñas pelotas que golpean la parte baja y delantera del ala de nuestro avión. 

Si uno lanza una pelota contra algo con esa inclinación, la pelota sale rebotada hacia abajo.

Eso ocurre porque el ala del avión ejerce una fuerza horizontal que frena el movimiento de la pelota en esta dirección, y además ejerce una fuerza hacia abajo que hace que la pelota caiga verticalmente. 

Pero en el principio de acción-reacción de Newton, la pelota también ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el ala del avión.

 Es decir, la pelota hace que el avión se mueva hacia atrás (en la dirección en la que se movía la pelota) y hacia arriba, que es lo que levanta el avión en última instancia.

Puede parecer un efecto demasiado pequeño para levantar un avión entero, pero la velocidad a la que el aire golpea el avión es tan grande que sirve para levantar un avión; si no me creeis no tenéis más que ir a un aeropuerto y verlo con vuestros propios ojos. 

La combinación de muchos efectos en principio pequeños hace que podamos levantar 400 toneladas de metal y personas sin ni siquiera mover las alas, como hacen el resto de seres vivos.

Por último me gustaría proponeros que esto que hemos hablado del principio de Bernoulli y de la ley de acción-reacción lo probéis vosotros mismos. 

La próxima vez que vayais en coche probad a sacar la mano por la ventanilla (¡con mucho cuidado!) y colocarla con distintas inclinaciones. 

Veréis como si la ponéis igual que las alas de los aviones al despegar, la mano tiene a levantarse, mientras que si la ponéis con la otra inclinación la mano tenderá a bajar; exactamente por ese efecto que tira de nuestra mano vuela un avión.


La otra historia del primer vuelo en avión

Muchas veces la historia no da el crédito merecido a los verdaderos autores del cambio y la innovación. Tal es el caso de Gustave Whitehead, otro genio inventor que fue víctima de sus malas decisiones y de la astucia de alguien más.

Gustave Albin Weißkopf (Gustave Whitehead), nació en el seno de una familia humilde, en Leutershausen (Baviera), el 1 de enero de 1874. Comenzó su interés en el vuelo a los 13 años cuando experimentaba con un paracaídas de lino.

Años más tarde, en su juventud, fue asistente de experimentos de Otto Lilienthal hasta 1891, cuando viajó a Brasil para trabajar como marinero y en 1895, se estableció en Estados Unidos para trabajar en su proyecto de vuelo.

En 1901, se trasladó definitivamente a Bridgeport (Connecticut) para trabajar como mecánico.

Aunque se inició con trabajos de Lilienthal, con el tiempo desarrolló diversos experimentos para lograr el vuelo de sus aviones prototipo. Sin embargo, algunos de sus éxitos no llegaron a ser registrados.

Su primer vuelo documentado tuvo lugar el 14 de agosto de 1901 en Connecticut cuando logró volar con su modelo número 21 en tres ocasiones.

Así fue reportado por los periódicos Bridgeport Herald, New York Herald, y Boston Transcript.

El más largo vuelo fue de 2,5 km a una altura de 60 m, mucho mejor marca que la alcanzada por los hermanos Wright dos años más tarde.

Antes de ello, algunos testigos confirman un vuelo de 1 km hacia 1899. En enero de 1902 logró volar 10 km sobre Long Island en el modelo número 22.

Tanto el modelo número 21 como el número 22 eran monoplazas, el primero impulsado con un motor de 20hp (15kW) y el segundo con un motor de 40hp (30kW). El motor aceleraba las ruedas delanteras para adquirir la velocidad de despegue y el piloto cambiaba la fuerza hacia las hélices.

De esta forma se evitaba el mecanismo de catapulta necesario en el modelo de los hermanos Wright.

Cuando el reconocimiento de los primeros vuelos recayó sobre los hermanos Orville y Wilbur Wright, los grandes impulsores de la aviación, intentó si éxito, demandarlos. 

Los hermanos Wright tuvieron en la época el decidido apoyo del Smithsonian Institution, depositario del primer avión de los hermanos Wright en haber volado y durante muchos años sólo se hablaría del vuelo de los hermanos Wright.

Whitehead falleció en absoluta pobreza, en Bridgeport, el 10 de octubre de 1927.

Los planos de sus modelos han sido conservados y, en 1937, Stella Randolph recopiló su labor en “Los vuelos perdidos de Gustave Whitehead”. El reconocimiento a Whitehead sólo vendría a partir de esa época.

En 1985, un grupo de aficionados de la aviación en EE.UU inició la construcción de una réplica del avión de Whitehead. 

El 29 de diciembre de 1986, Andrew Kosch realizó 20 vuelos alcanzando un máximo de 100 metros (330 pies) de distancia. El 18 de febrero de 1998, una réplica alemana logró volar 500 metros.


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