Una pregunta, professora

En 1903 los hermanos Wilbur y Orville Wright fueron los primeros en volar con un biplano propulsado a motor. Aquella hazaña marcó el inicio de la historia de la aviación. Quienes viajamos por el aire desconocemos en gran medida cómo ese aparato de muchas toneladas logra despegarse de la tierra, mantenerse en el aire y volver al suelo con total tranquilidad. Esta maravilla de la ciencia ofrece, además, una seguridad, son más pesados que el aire y sin embargo vuelan. ¿A qué se debe?

Para entender esto pensemos en un avión parado en la pista de un aeropuerto. Lo primero que necesitamos para que un avión vuele es que se mueva y para ello utilizará sus motores. El objetivo de los motores es el mismo en todos los aviones: empujar el aire hacia atrás y por tanto impulsarse a sí mismo adelante. Estos motores hacen moverse una hélice convencional o las turbinas que aprovechan la energía de una forma más eficiente.

Hasta este momento tenemos dos de las fuerzas básicas que afectan al avión y estas son su peso, que tira del avión hacia abajo, y su empuje (fuerza de empuje o tracción) que a través de los motores impulsa el avión hacia delante.

En cuanto el avión comienza a moverse hay una tercera fuerza que entra en juego que es el rozamiento (resistencia) que se opone al movimiento del avión (de la misma manera que cuando vas en bicicleta siempre tienes la sensación de que el viento viene en contra). Cuanto mayor sea la velocidad mayor es el rozamiento y eso es lo que limita la velocidad de los aviones, ya que aunque vayan a toda potencia llegará un momento que el rozamiento será tan grande que el avión no podrá acelerar más y por tanto la velocidad dejará de aumentar.

La cuarta y última fuerza, posiblemente la más importante para la aviación, es la de sustentación (levantamiento o sustentación) es la fuerza de ascensión que permite al avión mantenerse, esta fuerza la generan las alas contra el aire. El principio de funcionamiento es el mismo que actúa cuando tú sacas una mano por la ventanilla de un coche que se mueve rápido; al colocar la mano en ciertos ángulos notas que el flujo de aire la empuja hacia arriba (o hacia abajo según como la coloques). La idea detrás de esto es la siguiente: cuando un avión se mueve rápidamente ya sea durante el despegue o en vuelo, se forman grandes flujos de aire sobre y bajo las alas del avión, ya que el aire se mueve mucho más lento que el avión y por tanto es como si fuera viento en contra. Las alas están diseñadas (perfil alar) para interactuar con el aire que pasa por debajo de ellas empujando este aire hacia abajo y al mismo tiempo ese aire empuja las alas del avión hacia arriba Esto hace que la presión bajo el ala sea mayor que encima de ella y, por lo tanto, el avión recibe un empujón hacia arriba generando la sustentación.

Las alas de los aviones tienen controles para modificar la sustentación aumentando la superficie del ala, de tal manera que se desplaza más aire hacia abajo aumentando la sustentación a velocidades relativamente bajas, estos elementos (flaps y slats) se utilizan prácticamente sólo para aterrizar y despegar ya que durante el vuelo la velocidad del aire es suficientemente alta para que no sean necesarios, y al no usarlos se reduce el rozamiento y por tanto el empuje necesario para contrarrestarlo.

Y esto es todo el secreto... Cuando la fuerza de empuje o tracción, la resistencia al aire, el levantamiento o sustentación y el peso están en equilibrio, el avión volará a una velocidad y altura constante..

Profesora de Matemáticas y Física y Química
CC Sant Francesc de Sales