¿Por qué vuelan los aviones?

Os propongo un experimento. Coger un folio, acercároslo a la boca y soplar fuertemente por la parte de arriba del folio. ¿Qué pasa? Pues si lo habéis echo bien, veréis como el folio asciende, como succionado. ¿Por qué? Por lo mismo que vuelan los aviones.


Hablamos del Principio de Bernouilli, más correcto, el Principio de Daniel Bernouilli (no es el único de la familia Bernouilli que ha aportado algo a la Ciencia). Si nos ponemos físicos, pues el Principio es este:

Pero esta formalidad no es necesaria para responder la pregunta que nos planteamos hoy. Vamos a quedarnos con lo más importante de este Principio: a más velocidad, menos presión.

En el caso del folio, por arriba circulaba aire a muchísima más velocidad que por debajo. O sea, la presión arriba del folio era más baja que la presión por debajo. Sea crea una diferencia de presiones, y para compensarla, sea crea una succión de donde hay más a donde hay menos. O sea, se crea una fuerza de abajo a arriba. Esa fuerza (llamada sustentación) es la que eleva el folio.

Lo de que se intenta compensar las diferencias de presiones, podemos demostrarlo con otro experimento. 


Llenamos la boca de aire y, con un dedo, apretamos una de las mejillas. ¿A dónde va el aire? A la otra mejilla. Al apretar creamos más presión en una mejilla que en otra, y para compensar, el aire va hacia donde hay menos presión.




Cuando un avión acelera para despegar, aumenta la velocidad del aire que circula por las alas, disminuyendo la presión en estas. Pero el aire circula a la misma velocidad por arriba que por abajo, luego la presión arriba y abajo de las alas es la misma, y al no haber diferencia de presión, no sube.

El planteamiento es el siguiente. Queremos que haya más presión abajo que arriba, para que se cree una succión hacia arriba que haga que el avión vuele. O sea, que el aire circule más rápido por arriba que por abajo. ¿Cómo lo conseguimos? Curvando la parte de arriba de las alas de esta manera:

Al llegar una corriente de aire (representada por una flecha) a la parte delantera del ala (llamada borde de ataque), esta se bifurca. Cuando lleguen las dos bifurcaciones a la parte trasera del ala (borde de salida), se juntan de nuevo. La corriente de arriba y la de abajo deben llegar al borde de salida al mismo tiempo. El problema lo tiene la corriente de arriba: la distancia que debe recorrer es mayor (ya que está curvada). Para llegar a la vez que la corriente de abajo al borde de salida, debe ir más rápido que la corriente de abajo. Ya tenemos la diferencia de presiones que queríamos.


Nuestro avión ya está volando gracias a una fuerza de sustentación creada por diferencia de presiones. Pero, para un piloto, tan importante como despegar es que el avión no se caiga. Y la situación que tenemos ahora es la siguiente:

Nuestro avión ya no se encuentra plano, ahora tiene un ángulo de ataque (α). Ahora pierde efecto el Principio de Bernouilli, y entra en juego la Tercera Ley de Newton. Esta nos dice que las fuerzas aparecen a pares (Principio de Acción-Reacción).


Me explico mejor. Al empujar una pared, se crea una fuerza que intenta mover la pared. Pero, a menos que seamos Sansón, no la movemos. ¿Por qué? Pues porque la pared ejerce la misma fuerza que recibe, anulándose ambas fuerzas. Por eso la pared no se mueve. Si aplicamos mucha fuerza, tanta que la pared no pueda generar una fuerza de ese valor para anular la nuestra, la pared se mueve.


Volvemos a los aviones. Vamos a  centrarnos en una sola corriente de aire, que choca con la parte de abajo del ala y rebota hacia abajo. Por tanto, se crea una fuerza hacia arriba, que sostiene al avión en el aire.

Para terminar, imagina que eres el piloto, y debes decidir entre despegar con viento de cara o de cola. ¿Qué decidirías? 

Si eliges despegar con viento de cola, el viento te impulsará, pero muy poco. Si eliges despegar con viento de cara, el viento te frenará (aunque muy poco); pero conseguirás aumentar el flujo de aire de las alas. Por eso los aviones un día despegan por un extremo de la pista, y otros días, por el otro.