Como Vuelan Las Aves Los Aviones

Cómo vuelan las aves y losavionesAutor: Estanisalo Rodriguez Zia

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Presentación del curso

En este curso de no muy larga duración explicaré sencillamente como vuelanaves, aviones y toda cosa que se eleve por los aires.






1. Introducción: ¡Volar!

Mas de una vez nos hemos quedado absortos observando el vuelo de un ave ode una bandada que cruza el cielo, y hasta es posible que cierta envidia nosasalte. Poder volar..., poder recorrer distancias lasrgas con libertad..., adrçmirarnuestro planeta desde e aire... Estos y mucho otros deseos desvelaron al hombrepor siglos. Solo cuando la gente empezó a entender la fuerza y las propiedadesdel aire se hicieron posibles las maquienas voladoras. De hecho, la primeramáquiena voladora exitosa tenía poco que ver con el vuelo de las aves. Por elcontrario, hacía uso de un principio muy sencillo: el aire caliente sube.Con estedescubrimiento, (hace 200 años) se pudo desarrollar la aeronáutica desde losprimeros globos lentos, guiados por la brisa, hasta los aviones de reacción,capaces de viajar a velocidades mayores que el sonido. ¡La humanudad al fin haconquistado los cielos!

¿Logró imitar a la naturaleza?¿En que se asemeja el vuelo de un avión al de unave?¿En que se diferencia?¿Que otros animales vuelan?¿Como lo hacen?¿Cuando aparece el vuelo como forma de desplazamiento en la Tierra?¿Cómo volóel hombre por primera vez?¿ Como puede volar un avión? Las naves espaciales¿vuelan? Estas y otras mas preguntas trataré de responder a lo largo de estecurso.

*/ Aquí hay información extraida de los libros: "¿ como funcionan? Aviones,planeadores, helicopteros y otras maquinas voladoras" de T. Jennings y del libro" como vuelan aves, aviones y toda cosa que se eleve por los aires" de N. F.Bocalandro y J. Rubinstein.






2. ¿En dónde vuelan las aves y los aviones?

EL VUELO ES UNA FORMA DE DESPLAZAMIENTO SUSTENTADA EN EL AIRE. Las aves cuelan en una región relativamente restringida de la atmósfera, hastanos 7.000 m, mientras que los aviones lo pueden hacer habitualmente a alturasque duplican ese valor. Los diversos movimientos del aire son utilizados pormuchas aves para volar y siempre se tiene en cuenta en el vuelo de los aviones.Estos desplazamientos, por lo general muy complicados, son causados por laradiación que recibe el aire y por los movimientos de la Tierra.Los movimientos del aire se pueden sintetizar en tres formas básicas - Las diferencias de presiones atmosféricas entre dos regiones hace que elaire sea impulsado desde la mayor presión a la menor presión; este movimientoconstituye el viento. - El calentamiento de masas de aire en zonas bajas de la atmósfera provocauna disminución en su densidad. Se forman así las corrientes ascendentes. - Otras causas, o la superposición de las dos anteriores, pueden provocarcorrientes horizontales. El aire tiene velocidades variables en pequeñosdesniveles.*/ Información extraída del libro " como vuelan aves, aviones y toda cosa que seeleve por los aires" de N. F. Bocalandro y J. Rubinstein.






3. ¿Cómo se disminuye la resistencia al avance?

Cuando un ave vuela, el aire ejerce una fuerza de fricción que depende de laforma del animal y de la velocidad con que se desplaza respecto al aire. Ladisposición del esqueleto y la musculatura de las aves confiere a éstas una formaovoidea que ofrece poca resistencia. Las plumas rellenan y revisten el cuerpo delanimal, menos las patas y el pico, contribuyendo a perfeccionar la formaaerodinámica. Además, la posición adoptada durante el vuelo por la cabeza,cuello, patas y cola colabora con este perfil aerodinámico pues disminuye lafuerza de fricción.

De igual manera, los aviones son diseñados con una forma dinámica.

En conclusión, el aire opone menos resistencia cuando los objetos tienen lo quese llama un perfil aerodinámico.

Pequeño dato: En el campo acuático, las lanchas por ejemplo, deben lograr unperfil hidrodinámico, para disminuir la resistencia al avance en el agua.

- Aquí hay información extraída del libro " como vuelan aves, aviones y toda cosaque se eleve por los aires" de N. F. Bocalandro y J. Rubinstein.






4. El vuelo con alas

Al detalle: ¿Sabías que si dibujas un cuadrado de 1 cm de lado, lacantidad de aire que ejerce presión sobre él pesa 1 kg? El aire ejercepresión en todo momento sobre todo lo que hay en la Tierra, a tal gradoque pesa. Este peso se llama "presión del aire".

El científico suizo Daniel Bernoulli (1700-1782) descubrió que conformeaumenta la velocidad a la que viaja un liquido o gas, su presióndesminuye.

Los globos de aire caliente y los dirigibles pueden volar porque son más ligerosque el aire. Pero las aeronaves son mas pesadas que el aire y pueden volarpuesto que tienen alas. Estas tienen una forma especial llamada planoaerodinámico, mas curva por arriva que por abajo. El plano aerodinámico es muyimportante para el vuelo porque el aire que corre alrededor genera una fuerzahacia arriba llamada "sustentación". Solo pueden volar cuando hay tanta fuerzade sustentación que pueden vencer su peso. Veamos ahora un esquema paracomprender el fenómeno de la sustentación:

1.Corte de ala visto de costado. A la derecha apreciamos el borde de ataque,este es redondeado. A la izquierda esta el borde de salida y este es afilado.

2.Corrientes de aire.

3. Dirección de vuelo.

4. Corrientes de aire: El aire corre mas rápido sobre un ala, o planoaerodinámico, que debajo de ella. Esto se debe a que la superficie curva delplano aerodinámico es mas larga (del borde de ataque al de salida) que lainferior. El aire que corre sobre el ala tiene que viejar una distancia mayor que elaire que corre por debajo, por lo que su velocidad debe ser mayor.

5. Peso.

6. Fuerza de sustentacion: La presión del aire disminuye con la velocidad. alpasar sobre el ala el aire se mueve mas rápido y tiene menos presión que al






pasar por debajo. Esta diferencia tira al ala hacia arriba creando la fuerza desustentación que permite a la nave elevarse.

¿Como avanza un avión?

Distintas técnicas de motorización se han desarrollado para un mejor avance delos aviones. Por un lado tenemos los aviones a hélice, y por otro los aviones a reacción.

La hélice de un avión, debido a su forma, produce turbulencias en el aire al girary genera diferencias de presión en las masas de aire delanteras y traseras. Lamayor presión se encuentra en la parte de atras, y eso produce una fuerza haciaadelante en el avión. En palabras sencillas, la hélice se enrosca en el aire y haceel avance del avión.

La otra forma de propulsión es a reacción que utiliza la turbina. Esta succionaaire y lo despide hacia atras. Este desplaza las masas de aire que estaban detrasde la turbina y así el avión logra avanzar. Los aviones a reacción son muchomás veloces que los que usan hélice.

¿Como se guía un avión?

Las alas de los aviones, aparte de cumplir la función de sustentación, tienenalerones, frenos aerodinámicos y timones que hacen a la dirección que tomará elavión. Estas partes son piezas móviles que su roce con el aire hará lamodificación del rumbo. Los alerones se situan en las alas y cuya posición lespermite actuar como frenos. En la cola del avión, en el plano horizontal, estan lostimones de profundidad, cuyos movimientos haran que el avión suba o baje. Yfinalmente, en el plano vertical está el timón, que hace posibles los giros hacia laderecha y hacia la izquierda.

*/ Parte de la informacion es extraida del libro "¿ como funcionan? Aviones,planeadores, helicopteros y otras maquinas voladoras" de T. Jennings.






5. ¿Cómo vuelan los Globos?

Muchas veces hemos visto esos magníficos globos gigantes elevándoseen el aire y nos hemos preguntado como lo hacen. He aquí la respuesta aesta pregunta, explicada sencilla y básicamente.

Los globos aerostáticos que vuelan en el aire, están basados en la ley deArquímedes. Esta sostiene que todo cuerpo suspendido un fluido recibe unafuerza vertical y hacia arriba cuyo valor es igual al peso del volumen de fluidodesalojado por el cuerpo. El globo ocupa mucho espacio en el aire y por lo tantoes empujado hacia arriba. Para vencer el peso, se calienta el aire que estadentro del globo y, como el aire caliente es más liviano, se eleva.

En cuanto a los dirigibles, se utiliza un gas más liviano que el aire llamado helio.La mayor parte de la envoltura del dirigible esta llena de este gas. Puesto que elhelio es más liviano, ligero o menos denso que el aire, el dirigible se eleva. Pero¿Cómo se regula la altura? ¿Cómo hacemos para bajar? El dirigible tiene en suinterior lo que se llama globos compenzadores, que están llenos de aire.Cuando se deja escapar el aire de dichos globos, por una válvula, el pesodesciende y el dirigible se eleva. Para que sea más pesado y baje, los motoresbombean aire y llenan los globos compenzadores.

Aquí podemos observar lo que he explicado:

En esta gráfica se ve el dirigible con los globos compenzadores vacíos. Este va aser mas liviano porque predomina el helio, por lo tanto se va a elevar.

En la siguiente imagen, por el contrario, podemos ver que los globoscompensadores están llenos de aire, por lo que el dirigible va a ser mas pesado ydescenderá











6. ¡Mach 1, mach 2, mach 3 !

Los vuelos que logran superar la velocidad del sonido se llaman vuelossupersónicos. La velocidad del sonido no es una constante en todos lados. En elnivel del mar es cercana a 1225 km/h y disminuye pococ a poco con la altitud.Cuando la velocidad de una nave es superior a la del sonido, el aire de adelantese comprime y forma una onda de choque. Esta viaja hasta la superficie terrestrey la oimos como una potente detoncación. Esta es llamada explosión sónica.

¿A que le llamamos mach? es la unidad de velocidad. La velocidad del sonido esde mach 1. Hay aviones que puden superar los 7 mach.

*/ Parte de la informacion es extraida del libro "¿ como funcionan? Aviones,planeadores, helicopteros y otras maquinas voladoras" de T. Jennings.






7. La cabina del piloto

El capitán y copiloto controlan el comportamiento de la nave desde la cabina depilotaje aunque muchas operaciones ya son automáticas. Antes, en un avióncomercial se necesitaban un piloto, un copiloto y un ingeniero de vuelo, pero estetercero lo suplió la tecnología.

Podemos nombrar algunas herramientas de la cabina:

Anemómetro, es el indicador de la velocidad del aire, y especifica la velocidad ennudos.

Horizonte artificial electrónico, indica la posición en la que vuela la nave según elhorizonte.

Altímetro, indica la altitud sobre el nivel del mar basándose en la presión del aire.

También podemos encontrar la palanca de mando, los pedales del timón dedirección, la palanca de los alerones, radiobrújula, y muchas otras herramientasque hacen al vuelo la nave.

- Parte de la información es extraída del libro "¿como funcionan? Aviones,planeadores, helicópteros y otras maquinas voladoras" de T. Jennings.






8. Despegue y aterrizaje

En general los aviones tienen alerones adicionales para lograr, o bien facilitar eldespegue. Cuando un avión alcanza la velocidad necesaria para despegar ( 250km/h aprox. en el caso de un avión comercial) el piloto levanta la nariz del avióny este se eleva.Aterrizaje: Cuando el avión esta cerca de tocar la pista, el piloto levanta la narizde la nave para que el tren trasero toque primero y así se amortigüe un poco elimpacto del aterrizaje. Cuando toca la pista, se aplican los frenos de las ruedas yse pone en reversa los motores. Alguno tipos de aeronaves especiales no necesitan una pista muy extensa y oincluso no necesitar una pista. Se las llamas VSTOL y estas logran el despegue yel aterrizaje en vertical. Lo hacen con unas toberas de escapes giratorias. Porestas salen gases del motor e impulsan al avión. El VSTOL más eficiente es elHarrier Aerospace, un avión de combate británico. Este puede volar hacia arriba,abajo, a los costados o hacia atrás. Incluso puede mantenerse suspendido en elaire. */ Parte de la información es extraída del libro "¿como funcionan? Aviones,planeadores, helicópteros y otras maquinas voladoras" de T. Jennings.






9. Capítulo final

Espero que les halla sido util este curso. Si desean preguntarme algocontáctenme a mi casilla de correo [email protected] con gusto, si puedo,les responderé.



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