¡Hola, hola! 🩷
En la cuenta de
Instagram (@MakingSTEMGirly) hice 2 posts sobre la sección Ingeniería 101: Aerodinámica,
allí están divididos en dos partes (pt. I y pt. II). Acá en este articulo
escribiré de manera mucho más detallada la información que resumí para las
fotos de las publicaciones.
Empecemos desde lo primordial: ¿Qué es la Aerodinámica?
La aerodinámica es la rama de la física
que estudia el comportamiento de las fuerzas con relación al movimiento de los cuerpos
sólidos a través del aire. Se encargar de explicar los fundamentos que rigen el
vuelo de aeronaves, cohetes y misiles. También es utilizado para realizar el diseño
de carros, trenes de alta velocidad y barcos, así como también de la
construcción de estructuras, tales como puentes y edificios altos para
determinar la resistencia a vientos fuertes.
En el caso de la ingeniería, el aire no es algo “vacío”. De hecho, se considera al aire como un Fluido.
Ahora bien, ¿por qué esto es algo importante?
Para eso reformulamos
lo expuesto en el primer párrafo:
La aerodinámica es el
estudio de cómo ese fluido interactúa con los cuerpos sólidos, en este caso: el
avión.
Hay elementos claves
que son necesarios tomar en consideración para el estudio de la aerodinámica,
los cuales son: densidad, presión y temperatura.
Estos factores cambian
de acuerdo con la altitud. (Un término necesario para aprender sobre
aerodinámica)
· Altitud:
la distancia
vertical entre un punto, aeronave u objeto y una superficie de referencia,
generalmente el nivel medio del mar (MSL).
Dato de ingeniera: No confundir con
Altura (AGL), que es la distancia al suelo justo debajo de ti. ⚠️
· Densidad: la cantidad de masa de aire contenida en una unidad de volumen, lo que determina su "espesor" y esto afecta directamente a la sustentación, resistencia y rendimiento del motor. A mayor densidad (aire frío/seco), mayor fuerza aerodinámica. A menor densidad (calor/altitud), menor rendimiento.
¡Recuerda! Aire más caliente = menor densidad = menor rendimiento
· Presión: es la fuerza que ejerce el aire sobre la superficie de un cuerpo sumergido en él, debida a su movimiento relativo, lo cual es fundamental en la generación de sustentación y resistencia.
· Temperatura:
es el aumento de temperatura en la superficie
de un objeto sólido debido a la fricción y compresión del aire al moverse a
altas velocidades.
Seguidamente, es
importante explicar las 4 Fuerzas del Vuelo, que son las siguientes:
- Sustentación (Lift): es la fuerza que
contrarresta el peso y mantiene el avión en el aire. Se genera en las alas
debido a las diferencias de presión entre la parte superior e inferior.
- Peso (Weight): es la reacción de
la masa del avión a la gravedad de la Tierra.
- Empuje (Thrust): es la fuerza generada
por los motores que permite al avión desplazarse a través del aire.
- Resistencia (Drag): es la fuerza que
se opone al desplazamiento del avión en el aire, es necesario minimizar la
resistencia para reducir la potencia necesaria para volar.
¿Qué es el Perfil
Alar (Airfoil)?
Este es el punto en el que toooodo lo anterior se une y crea un fenómeno espectacular.
Esto va más allá de lo que podríamos pensar, e inicia con la Geometría: El perfil alar está diseñado para maximizar la sustentación y reducir la resistencia.
Partes del perfil alar:
- Borde de ataque: Por donde entra el aire.
- Borde de salida: Por donde sale.
- Extradós e Intradós: La parte de arriba (curva) y la de abajo
(más plana).
- Cuerda: La línea recta entre los bordes.
Con respecto a la
parte teórica que explica este funcionamiento, tenemos los enunciados de dos
grandes teóricos de la historia:
1.- El Principio de
Bernoulli:
El principio de Bernoulli establece
que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de
circulación por un conducto cerrado, un aumento en la velocidad del fluido
ocurre simultáneamente con una disminución en la presión estática o en la
energía potencial del fluido.
Es decir: en un fluido que “fluye” por un
conducto cerrado sin resistencia ni fricción, si la velocidad aumenta, la
presión o la energía potencial disminuyen de forma proporcional.
Aunque el ala no es un conducto cerrado, el
aire que pasa por el extradós e intradós se comporta de manera similar debido a
la curvatura del perfil alar.
A mayor velocidad del
fluido, menor es su presión interna.
Este es el fundamento
para comprender cómo el aire genera una fuerza de succión hacia arriba.
Acá les dejo un vídeo en
dónde hay una explicación muy completa de este principio:
https://www.youtube.com/watch?v=DzWgqxUNIXM
2.- La Tercera Ley
de Newton (Acción y Reacción)
Ahora bien, el ala también "empuja" el aire hacia
abajo, y por reacción, el aire empuja el ala hacia arriba.
¿Por qué?
Recordemos que la Tercera
Ley de Newton establece que por cada fuerza de acción
(fuerza ejercida sobre un objeto), existe una fuerza de reacción de igual
magnitud, pero en sentido opuesto.
Acá les dejo un vídeo de
la explicación detallada y con ejemplos de esta ley:
https://www.youtube.com/watch?v=wMBPOkMO69o
¿Sabías que el ala de un avión funciona
gracias a estas dos leyes trabajando juntas? ¡Cuéntame en los comentarios qué
parte te pareció más sorprendente! ✈️🌸🩷
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