¿Por qué vuela un avión?

Claudia Tlaie, 1ºB

¿Por qué vuela un avión?

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Índice

10. Ponte a prueba

4. ¿Por qué vuela un avión?

7. Despegue y aterrizaje

1. Leyes de Newton

11. Bibliografía

8. Curiosidades

5. ¿Cómo se construye una aeronave?

2. Fuerzas que actúan sobre un avión

9. Conclusión

6. ¿Por que los aviones no vuelan en linea recta?

3. Principio de Bernoulli

Leyes de Newton

3. Principio de acción y reacción

1. Ley de inercia

2. Ley fundamental de la dinámica

Todo cuerpo preserva su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

Cuando una fuerza actúa sobre un objeto este se pone en movimiento, acelera, desacelera o varía su trayectoria.

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Fuerzas que actúan sobre un avión

10/05/24

12:25

Cuando un avión se encuentra en vuelo, actúan sobre él cuatro fuerzas: Sustentación, Peso, Empuje y Resistencia. Estas fuerzas permiten que un avión pueda volar a altitudes impresionantes a velocidades asombrosas. La sustentación y el peso son fuerzas contrarias que se equilibran en vuelo, al igual que el empuje y la resistencia mantienen la velocidad constante.

Resistencia

Empuje

Peso

Sustentación

Principio de Bernoulli

Este principio describe el comportamiento de los fluidos en un circuito cerrado. La Ecuación Bernoulli establece que un aumento en la velocidad del aire en movimiento o de un fluido que fluye se acompaña de una disminución en la presión de dicho aire o fluido. Es decir, a mayor velocidad menor presión (y viceversa) para mantener un mismo valor.

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Problema

¿Por qué vuela un avión?

El motivo principal que hace que los aviones puedan volar, son las fuerzas nombradas anteriormente (peso, empuje, resistencia y sustentación).

Por el principio de Bernoulli, se produce una fuerza opuesta que impulsa el avión hacia arriba

Lo que ocurre con el aire es que la menor presión de la parte superior del ala ejerce una fuerza bajo ella que la impulsa hacia arriba.

Debemos prestar atención a las alas de los aviones

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¿Cómo se construye una aeronave?

Los pilares sobre los que se asienta la fiabilidad de un avión son: – La redundancia de sistemas críticos – La robustez de la estructura, así como su resistencia frente a los efectos de la fatiga de los materiales y de tolerancia a los daños externos. – La fiabilidad de funcionamiento de los sistemas. – La efectividad de los sistemas de aviso y de detección de anomalías. – El establecimiento de intervalos de mantenimiento programado, que garantice la detección a tiempo de cualquier problema. – La mejora continua durante los años que dure la fabricación de cada modelo de avión.

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¿Por qué los aviones no vuelan en línea recta?

Las líneas geodésicas son las líneas que establecen la distancia más corta entre dos puntos sobre cualquier superficie pero, has de saber que, no siempre son rectas. De hecho, depende de cómo sea la superficie en cuestión.

En un plano en 2D, como un mapa, la líneas geodésicas entre dos puntos cualquiera serán rectas. Pero, ¿qué sucede en un plano curvo, como es la superficie terrestre? Exacto, las geodésicas serán curvas.

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Despegue y aterrizaje

Las fases de despegue y aterrizaje son las de más críticas de toda la operacion de vuelo. Son procedimienros complejos que dependen de la habilidad humana, la tecnología avanzada y las lesyes de la física.

ATERRIZAJE

DESPEGUE

Es la fase final de una aproximación en la que el avión empieza un descenso desde su fase de crucero y en la que debe realizar algunos procedimientos generales:

• reducción de velocidad
• desplegar el tren de aterrizaje
• seguir un patrón determinado de aproximación
• haber obtenido la autorización necesaria en caso de ir a un aeropuerto que esté bajo control de tráfico aéreo
• posar sus ruedas sobre pista de aterrizaje/despegue de un aeropuerto, o en una superficie extensa de agua en caso de ser un hidroavión.

Los ascensos deben hacerse de cara al viento.

• En primer lugar, realizar la maniobra de despegue cara al viento permite una carrera de despegue más corta.
• En segundo lugar, permite un mejor control de la dirección, sobre todo al inicio de la carrera de despegue.
• Otra de las ventajas es que minimiza el efecto deriva, ya que no hay tensión adicional del viento sobre la rueda de morro.

Una vez el avión realice el despegue, se deberá mantener la dirección de despegue.

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Curiosidades

En vuelo, son las alas las que aguantan todo el peso del avión, por lo que tienden a curvarse hacia arriba por un efecto combinado del peso y la sustentación. Lo contrario sucede cuando el avión está en tierra: las alas sólo soportan su propio peso -y el combustible que albergan sus depósitos-, por lo que se suelen doblar muy ligeramente hacia abajo.

A todos nos sorprende la aparente facilidad con la que los grandes aviones comerciales adquieren velocidad en la pista y, en menos de un minuto, elevan en el aire sus varios cientos de toneladas. En esos momentos, cada uno de los motores, por ejemplo de un Boeing 747, desarrolla un empuje de casi 30 toneladas.

Los asientos que están en la parte trasera, detrás de las alas, son los más seguros, tienen más probabilidad de sobrevivir en un accidente aéreo que las personas de la parte delantera.

Las alas deben soportar cargas de aproximadamente 3g -tres veces el peso del avión– y cargas de rotura de 4,5g, límite hasta el que no se permiten deformaciones estructurales ni roturas.

Conclusión

Cuando un avión se encuentra en vuelo, actúan sobre él cuatro fuerzas: Sustentación, Peso, Empuje y Resistencia. Estas fuerzas permiten que un avión pueda volar a altitudes impresionantes a velocidades asombrosas.

Después de haber recibido esta información, ¿cuánto sabes a cerca de los aviones?

Ponte a prueba!!!

Al acceder al enclace debes seguir estos pasos: 1. Jugar en solitario 2. Modo clásico 3. A jugar 4. Ingresa tu nombre

Bibliografía

Aterrizaje en campo corto: la mejor guía n.º 1 sobre cómo realizarlo. Florida Flyers Flight Academy Flight School [en línea]. [sin fecha] [consultado el 23 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.flightschoolusa.com/es/aterrizaje-en-campo-corto-1-mejor-guía-sobre-cómo/#:~:text=El%20aterrizaje%20en%20campo%20corto,a%20la%20pista%20de%20aterrizaje. COLABORADORES DE LOS PROYECTOS WIKIMEDIA. Aterrizaje - Wikipedia, la enciclopedia libre. Wikipedia, la enciclopedia libre [en línea]. 11 de marzo de 2006 [consultado el 22 de mayo de 2024]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Aterrizaje COLABORADORES DE LOS PROYECTOS WIKIMEDIA. Aterrizaje con viento cruzado - Wikipedia, la enciclopedia libre. Wikipedia, la enciclopedia libre [en línea]. 16 de junio de 2010 [consultado el 22 de mayo de 2024]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Aterrizaje_con_viento_cruzado Cómo vuela un avión: fuerzas y aerodinámica. Flightdemy, LLC [en línea]. [sin fecha] [consultado el 20 de mayo de 2024]. Disponible en: https://flightdemy.com/blog/como-vuela-un-avion Despegue y aterrizaje: la guía definitiva número uno para las fases críticas de vuelo. Florida Flyers Flight Academy Flight School [en línea]. [sin fecha] [consultado el 21 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.flightschoolusa.com/es/despegue-y-aterrizaje-la-1-guía-definitiva/ EL AVION: DISEÑO, FABRICACION Y MANTENIMIENTO - Hispaviación. Hispaviación [en línea]. [sin fecha] [consultado el 20 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.hispaviacion.es/el-avion-diseno-fabricacion-y-mantenimiento/ Isaac newton. museo virtual de la ciencia del CSIC. Museo Virtual de la Ciencia del CSIC [en línea]. [sin fecha] [consultado el 24 de mayo de 2024]. Disponible en: https://museovirtual.csic.es/salas/magnetismo/biografias/newton.htm Leyes de newton - ferrovial. Ferrovial [en línea]. [sin fecha] [consultado el 24 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.ferrovial.com/es/stem/leyes-de-newton/

Bibliografía

¿Por qué los aviones no vuelan en línea recta? One Air [en línea]. [sin fecha] [consultado el 20 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.oneair.es/por-que-los-aviones-no-vuelan-en-linea-recta/ Por qué los aviones no vuelan en línea recta - Aviation Group. Aviation Group [en línea]. [sin fecha] [consultado el 21 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.aviationgroup.es/actualidad/aviones-no-vuelan-linea-recta/ ¿Por qué vuelan los aviones? - explicación en el principio de bernoulli. World Aviation | Escuela de Pilotos de Referencia [en línea]. [sin fecha] [consultado el 18 de mayo de 2024]. Disponible en: https://worldaviationato.com/es/principio-de-bernoulli/ Principio de Bernoulli: ¿Por qué vuelan los aviones? One Air [en línea]. [sin fecha] [consultado el 18 de mayo de 2024]. Disponible en: https://www.oneair.es/principio-de-bernoulli/ Ucua,jaen: ¿Por qué vuelan los aviones? One Air [en línea]. [sin fecha] [consultado el 18 de mayo de 2024]. Disponible en: http://ucua.ujaen.es/jnavas/aulamayores/archivos/miguelangel/matematicas%20que%20cambiaron%20el%20mundo.pdf

Gracias

Claudia Tlaie, 1ºB

¿Por qué vuela un avión?

Resistencia

La resistencia es la fuerza que se opone al desplazamiento del avión en el aire. Minimizar la resistencia es clave para reducir la potencia necesaria para volar. Los diseñadores trabajan en la aerodinámica de las aeronaves para lograr una menor resistencia.

Por este motivo, es mucho mejor que un avión encuentre el viento de cara cuando va a iniciar su despegue.

Empuje

El empuje es la fuerza que permite al avión desplazarse a través del aire, generada por los motores. Ya sea un motor recíproco o turbinas como las del Boeing 777, los motores vencen la resistencia al viento, permitiendo que el avión despegue y se mantenga en vuelo.

Los motores aplican la Tercera Ley de Newton, generando una fuerza igual y opuesta a la resistencia, lo que produce el empuje necesario.

Esta ley plantea que la fuerza neta aplicada sobre un objeto es directamente proporcional a la aceleración que este adquiere en su trayectoria. Es decir, establece que un cuerpo acelera cuando se le aplica una fuerza para moverlo. Si se aplica una fuerza neta mayor, aumentará la aceleración del cuerpo.

Cuando la aeronave se eleva y las alas están apuntando hacia arriba, la corriente del viento inferior encuentra un obstáculo, las propias alas, que están frenando la aeronave, por lo que su presión aumenta.

El peso es la reacción de la masa del avión a la gravedad de la Tierra. Incluye la aeronave, combustible, pasajeros, equipaje y más.

Peso

Daniel Bernoulli

Daniel Bernoulli (1700-1782) fue un matemático, estadístico, físico y médico suizo que destacó no sólo en matemática pura sino también en las llamadas aplicadas. Hizo importantes contribuciones en hidrodinámica y elasticidad. En 1738 publicó su obra Hidrodynamica, en la que expone lo que más tarde sería conocido como el Principio de Bernoulli, que describe el comportamiento de un fluido al moverse a lo largo de un conducto cerrado.

Esta ley del movimiento establece que un cuerpo no puede cambiar su estado inicial de reposo o de movimiento recto con una velocidad constante si no se le aplica una o varias fuerzas externas. El concepto de la inercia fue planteado inicialmente por Galileo Galilei, razón por la cual a Newton solo se le atribuye la publicación del principio y no su autoría.

Tipos de aterrizaje

Aterrizaje normal: aquel en que se dispone de potencia suficiente en el motor, el viento no es fuerte ni racheado y en la aproximación final sopla de frente o casi de frente, no hay obstáculos en la senda de descenso y la pista es suficientemente larga y bien pavimentada. Aterrizaje con viento cruzado: es una maniobra de aterrizaje en la que un componente importante del viento dominante es perpendicular a la pista de aterrizaje. Aterrizaje en campo corto: es una técnica que se emplea cuando se aterriza en pistas de longitud inferior a la habitual o cuando existen obstáculos en la aproximación a la pista de aterrizaje. Aterrizaje en campo blando: implica aterrizar primero con las ruedas principales y mantener una actitud con el morro alto para reducir la velocidad de aterrizaje.

La parte superior está más curvada que la inferior, que es más recta. Esto hace que el aire que circula por encima del ala tenga más superficie, lo que consigue que viaje a más velocidad que el aire de la parte inferior.Y la principal consecuencia de este cambio de velocidad en el aire que circula sobre y bajo el ala de un avión, está en que se crea una diferencia de presión.

Tipos de despegue

Despegue convencional: despegue más común, en el cual el avión se mueve por la pista hasta que alcanza la velocidad necesaria para despegar. Durante este proceso, el piloto mantiene el avión alineado en el centro de la pista y ajusta la potencia de los motores para mantener la velocidad adecuada. Una vez que se alcanza la velocidad de despegue, el piloto levanta el morro del avión para elevar el ángulo de ataque y así generar sustentación. Despegue corto: se utiliza cuando la pista es corta o cuando el avión necesita despegar con una carga pesada. En este caso, el piloto utiliza una combinación de potencia máxima de los motores y un ángulo de ataque elevado para lograr el despegue. El avión despega en una distancia más corta que en el despegue convencional, lo que permite despegar desde pistas más cortas o con limitaciones. Despegue de despegue vertical: se utiliza en aviones diseñados específicamente para despegar y aterrizar verticalmente. El avión utiliza toberas orientables para dirigir la fuerza del chorro de los motores hacia abajo y generar sustentación. Una vez que el avión está en el aire, el piloto orienta las toberas hacia atrás para ganar velocidad y altura. .

Tipos

El Principio de Bernoulli nos ayuda a comprender cómo el aire fluye sobre el ala del avión. Las alas están diseñadas para acelerar el aire por encima de ellas, creando una presión menor. La presión mayor en la parte inferior genera la sustentación necesaria para volar a altitudes elevadas.

¿CÓMO SE ESTABLECEN LAS RUTAS DE LOS AVIONES?

Entran en juego multitud de factores tan dispares como las restricciones del espacio aéreo de cada país, la meteorología, (específicamente los vientos y las corrientes atmosféricas) la ubicación de los diferentes aeropuertos en la ruta, o el movimiento de rotación de la Tierra

¿Quién crea las rutas de los aviones?

• Organismos de Control del Tráfico Aéreo

• Autoridades de Aviación Civil
• Aerolíneas y despachadores de vuelo
• Sistemas de Gestión del Tráfico Aéreo

Sustentación

La sustentación es la fuerza que contrarresta el peso y mantiene el avión en el aire. Se genera en las alas gracias a diferencias de presión entre la parte superior e inferior. El Principio de Bernoulli explica este fenómeno.

La sustentación sólo se puede crear en presencia de un fluido, es decir, de la masa de aire que existe dentro de la atmósfera terrestre

Esta ley plantea que toda acción genera una reacción de igual intensidad, pero en sentido opuesto. Es decir, siempre que un objeto ejerza una fuerza sobre otro, este último devolverá una fuerza de igual magnitud, pero en sentido opuesto al primero.

Isaac Newton

Nació el 25 de diciembre de 1642. Es el más grande de los astrónomos ingleses; se destacó también como gran físico y matemático. Fue en realidad un genio al cual debemos el descubrimiento de la ley de gravitación universal, que es una de las piedras angulares de la ciencia moderna. Fue uno de los inventores del cálculo diferencial e integral.

Estableció las leyes de la mecánica clásica, y partiendo de la ley de gravitación universal dedujo las leyes de Kepler en forma más general. Logró construir el primer telescopio de reflexión.