Ciencias de la Ingeniería

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

La física en los aviones.

Asesor: Myrna Veronica Fernandez Mendez

Autor: Iker Yoel Coronel Espinoza

Resumen

El volar es algo que a muchos nos gustaría hacer y que hasta ahora solo lo podemos hacer mediante algún medio de transporte aéreo y esto es gracias a la física, mediante la llamada fuerza de sustentación, que es la que produce el vuelo de un avión y la cual se consigue gracias a sus alas.

Los aviones vuelan por la actuación de una serie de fuerzas, tanto en el plano horizontal como en el plano vertical. Para que el avión se eleve es imprescindible que la fuerza que se produce en el eje vertical supere al peso del avión. Por otra parte, en el eje horizontal y gracias a los motores que expulsan gases, tiene lugar el principio de acción-reacción que provoca una fuerza hacia adelante que vence la resistencia del aire. Cuando el avión asciende y llega a su altura de crucero y a una velocidad constante es porque se ha alcanzado el equilibrio de fuerzas tanto en el eje vertical, en el que la sustentación se iguala al peso, como en el eje horizontal, en el que el empuje del motor es igual a la resistencia que nos ofrece el aire.

Pregunta de Investigación

¿Por qué es importante la física para que un avión vuele y como se espera sea en un futuro?

Planteamiento del Problema

Hoy por hoy, existen miles de tecnologías en el mundo que tomamos como naturales, por el hecho de que hemos nacido o vivido gran parte de nuestras vidas sabiendo que existen. Pero ¿Por qué vuelan los aviones, que hace que estos floten por los cielos?

La respuesta, como en muchas otras, está en la física. En general, las grandes maquinarias que pueden realizar tareas complejas basan su existencia en principios de la física. Podríamos pensar que un gran motor es el que hace que un avión vuele, pero este solo es una herramienta que hace que volar sea posible.

Y bien, para lograr mantenerse en el aire hay que vencer a la  famosa fuerza de gravedad. Otra fuerza completamente cotidiana cuya existencia damos por sentada, porque no hemos conocido la vida sin ella. Pero lograr vencerla sí es una tarea complicada ya que se sabe que cientos de experimentos aeronáuticos han fracasado de formas espectaculares intentándolo, entonces, volar no es fácil.

Por otro lado, se ha venido dando también la constante innovación en los aviones, para seguir haciéndonos la vía más fácil y acortar distancias de una manera más rápida, lo cual ya les estaremos platicando.

Antecedentes

Empezaremos con una breve historia de la aviación, donde el sueño de volar se remonta a la prehistoria. Muchas leyendas de la antigüedad cuentan historias de vuelos como el caso griego del vuelo de Ícaro.

Leonardo da Vinci, entre otros inventores visionarios, diseñó un Avión, en el siglo XV. Con el primer vuelo realizado por el ser humano por François de Rozier y el marqués de Arlandes (en 1783) en un aparato más liviano que el aire, un globo de papel construido por los hermanos Montgolfier, lleno de aire caliente, el mayor desafío pasó a ser la construcción de una máquina más pesada que el aire, capaz de alzar vuelo por sus propios medios.

  • El 28 de agosto de 1883, John Joseph Montgomery fue la primera persona en realizar un vuelo controlado con una máquina más pesada que el aire, un planeador. Otros investigadores que hicieron vuelos semejantes en aquella época fueron Otto Lilienthal, Percy Pilcher y Octave Chanute.
  • Sir George Cayley, que sentó las bases de la aerodinámica, ya construía y hacía volar prototipos de aeronaves de ala fija desde 1803, y consiguió construir un exitoso planeador con capacidad para transportar pasajeros en 1853, aunque debido a que no poseía motores no podía ser calificado de avión.
  • El primer avión fue creado por Clément Ader, el 9 de octubre de 1890, consiguiendo despegar y volar 50 m con su Éole. Posteriormente repite la hazaña con el Avión II que vuela 200 m en 1892 y el Avión III que en 1897 vuela una distancia de más de 300 m. El vuelo del Éole fue el primer vuelo autopropulsado de la historia de la humanidad, y es considerado como la fecha de inicio de la aviación en Europa.
  • Según la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), el 17 de diciembre de 1903, los hermanos Wright, realizaron el primer vuelo sostenido y controlado de un aerodino impulsado por un motor durante 12 segundos y en el que recorrieron unos 36,5 metros.
  • Unos años más tarde, el 23 de noviembre de 1906, el brasileño Santos Dumont fue el primer hombre en despegar a bordo de un avión impulsado por un motor aeronáutico, estableciendo así el primer récord mundial reconocido por el Aéro-Club de France al volar 220 m en menos de 22 segundos. Voló una altura de 2 a 3 metros del suelo con su 14-bis, en el campo de Bagatelle en París. Santos Dumont fue así la primera persona en realizar un vuelo en una aeronave más pesada que el aire por medios propios, ya que el Kitty Hawk de los hermanos Wright necesitó de una catapulta hasta 1908.
  • En 1911 aparece el primer hidroavión gracias al estadounidense Glen H. Curtiss.
  • En 1913 el primer cuatrimotor, el “Le Grand”, diseñado por el ruso Ígor Sikorski y
  • En 1912, Juan Guillermo Villasana crea la hélice Anáhuac, fabricada de madera.

Tras la Primera Guerra Mundial, los ingenieros entendieron, que el rendimiento de la hélice tenía su límite y comenzaron a buscar un nuevo método de propulsión para alcanzar mayores velocidades.

  • En 1930, Frank Whittle patenta sus primeros motores de turbina de compresor centrífugo.
  • Hans von Ohain hace lo propio en 1935 con sus motores de compresor axial de turbina.
  • En Alemania, el 27 de agosto de 1939 despega el HE-178 de Heinkel que montaba un motor de Ohain, realizando el primer vuelo a reacción pura de la historia.

Objetivo

Saber cómo es que interviene la física en los aviones y que mejoras hay y abra en un futuro.

Justificación

Los aviones, hoy en día, son utilizados, en su mayoría, como un medio de transporte, pero acaso sabemos ¿Cómo puede ser que estas grandes máquinas, que pesan toneladas puedan volar por los aires? Los aviones son algo totalmente cotidiano y es por esto que me intereso saber cómo es que funcionan, que tiene que ver la física en esto y que innovación nos podrían traer para el día de mañana, sabiendo que la tecnología en el mundo siempre ha existido solo lo que la cambia es la manera de descubrirla e implementarla en cosas nuevas.

Hipótesis

Subirse a un avión se ha convertido en un hábito más de nuestras vidas, sea con mayor o menor frecuencia, y bien, ¿qué se necesita para que un avión vuele?, sabiendo esto podremos conocer entonces que innovaciones tenemos hoy en día y cuales podríamos tener en un futuro para un mejor desplazamiento de personas, objetos y de defensa.

Método (materiales y procedimiento)

Definamos ¿qué es un avión? Pues es un aerodino de ala fija, o aeronave, con mayor densidad que el aire, dotado de alas y un espacio de carga, capaz de volar impulsado por ninguno, uno o varios motores.

Su principio de funcionamiento se basa en la fuerza aerodinámica que se genera sobre las alas, en sentido ascendente, llamada sustentación. Esta se origina por la diferencia de presiones entre la parte superior e inferior del ala, producida por la forma del perfil alar.

Superficies de sustentación.

Una superficie de sustentación, es cualquier superficie diseñada para obtener una fuerza de reacción cuando se encuentra en movimiento relativo con respecto al aire que la rodea. Dos ejemplos de superficies de sustentación son las alas de los aviones o la hoja del aspa de una hélice.

Las alas, constituidas por una superficie aerodinámica que le brinda sustentación al avión debido al efecto aerodinámico, provocado por la curvatura de la parte superior del ala (extradós) que hace que el aire que fluye por encima de esta se acelere y por lo tanto baje su presión (creando un efecto de succión), mientras que el aire que circula por debajo del ala (que en la mayoría de los casos es plana o con una curvatura menor y a la cual llamaremos intradós) mantiene la misma velocidad y presión del aire relativo, pero al mismo tiempo aumenta la sustentación ya que cuando este incide sobre la parte inferior del ala contribuye a la sustentación, fuerza que contrarresta la acción de la gravedad.

Se sabe que a mayor velocidad hay menor presión en el aire (ley de Bernoulli)

Las partes más importantes de un ala son:
a) Borde de ataque. Es la parte del ala que encara al viento cuando el avión se encuentra en vuelo, normalmente tiene una forma redondeada.
b) Borde de salida o de fuga. Es la parte trasera del ala y es la última sección que pasa a través del aire, su forma normalmente es delgada y aplanada.
c) Comba. Es la curvatura de un ala, va desde el borde de ataque hasta el borde de salida.
El ala está compuesta por una viga principal y una serie de costillas. La viga soporta las fuerzas de sustentación y carga, las costillas fuselan el ala para que adquiera una forma de perfil alar. Los materiales más usados antiguamente fueron la madera y la tela. Luego se comenzó a utilizar aluminio y finalmente los materiales compuestos como la fibra de vidrio y de carbono.

Superficies de control.

En determinadas partes de un vuelo la configuración del ala se hace variar mediante las superficies de control o de mando que se encuentran en las alas: los alerones, presentes en todo tipo de avión, más otros que no siempre se hallan presentes, sobre todo en aparatos más ligeros, aunque sí en los de mayor tamaño: son los flaps, los spoilers y los slats. Todas ellas son partes móviles que provocan distintos efectos en el curso del vuelo.

Alerones.

Los alerones son superficies móviles que se encuentran en los extremos de las alas y sobre el borde de salida de estas. Son los encargados de controlar el desplazamiento del avión sobre su eje longitudinal al crear una descompensación aerodinámica de las alas, que es la que permite al avión girar, ya que cuando se gira la palanca de mando hacia la izquierda el alerón derecho baja, creando más sustentación en el ala derecha, y el alerón izquierdo sube, desprendiendo artificialmente el flujo laminar del ala izquierda y provocando una pérdida de sustentación en esta; lo inverso ocurre cuando inclinamos la palanca de mando hacia la derecha. Todos los aviones presentan estas superficies de control primarias.

Además, y según su tamaño, las alas pueden llevar los siguientes dispositivos:

• Flaps

Los flaps son dispositivos hipersustentadores que se encuentran ubicados en el borde de salida del ala; cuando están retraídos forman un solo cuerpo con el ala. Estos son utilizados en ciertas maniobras (comúnmente el despegue y el aterrizaje), en las cuales se extienden hacia atrás y abajo del ala a un determinado ángulo, aumentando su curvatura. Esto provoca una reacción en el perfil alar que induce más sustentación, o la misma con velocidad menor; al hacer que el flujo laminar recorra más distancia desde el borde de ataque al borde de salida, y proveyendo así de más sustentación a bajas velocidades y altos ángulos de ataque, al mismo tiempo los flaps generan más resistencia en la superficie alar, por lo que es necesario contrarrestarla, ya sea aplicando más potencia a los motores o disminuyendo el ángulo de ataque del avión. Este es con mucho el dispositivo hipersustentador más frecuente.

Además de estos, y a partir de un cierto tamaño de aparato, pueden existir los siguientes dispositivos hipersustentadores:
• Spoilers

Los spoilers son superficies móviles dispuestas en el extradós. Su función es reducir la sustentación generada por el ala cuando ello es requerido, por ejemplo, para aumentar el ritmo de descenso o en el momento de tocar tierra. Cuando son extendidos, separan prematuramente el flujo de aire que recorre el extradós provocando que el ala entre en pérdida, una pérdida controlada podríamos decir.

• Frenos aerodinámicos.
Los frenos aerodinámicos son parecidos a los spoilers con la única diferencia de que no cortan el flujo de aire en el ala. Por lo tanto no evitan la sustentación sino que aumentan la resistencia al viento lo cual permite que la aeronave descienda sin acelerase. El freno aerodinámico sobresale por sobre el perfil alar a diferencia del spoiler.

• Slats

Los slats, al igual que los flaps, son dispositivos hipersustentadores; la diferencia está en que los slats se encuentran ubicados en el borde de ataque, y cuando son extendidos aumentan aún más la curvatura del ala, impidiendo el desprendimiento de la capa límite aun con elevados ángulos de ataque; es decir, a velocidades reducidas.
En las alas también se encuentran los tanques de combustible. La razón por la cual están ubicados allí es para que no influyan en el equilibrio longitudinal al irse gastando el combustible. Sirven de contrapesos cuando las alas comienzan a generar sustentación. Sin estos contrapesos y en un avión cargado, las alas podrían desprenderse fácilmente durante el despegue. También en la mayoría de los aviones comerciales, el tren de aterrizaje principal se encuentra empotrado en el ala, así como también los soportes de los motores.
• Colas
Son todas aquellas superficies fijas y móviles del avión que al variar de posición provocarán un efecto aerodinámico que alterará la actitud del vuelo para un control correcto de la aeronave, a saber:
Tipo de colas de avión: (A) estándar, (B) en forma de “T”, (C) en forma de cruz, (D) con dos estabilizadores verticales, (E) con tres estabilizadores verticales, (F) en forma de “V”.

Fuselaje.

El fuselaje es el cuerpo del avión al que se encuentran unidas las alas y los estabilizadores tanto horizontales como verticales. Su interior es hueco para poder albergar dentro a la cabina de pasajeros, la de mandos y los compartimentos de carga. Su tamaño, obviamente, vendrá determinado por el diseño de la aeronave.

Algunos tipos de fuselajes:
1: Para vuelo subsónico.
2: Para vuelo supersónico de alta velocidad.
3: Para vuelo subsónico con góndola de gran capacidad.
4: Para vuelo supersónico de gran maniobrabilidad.
5: Para hidroavión.
6: Para vuelo hipersónico.

Estabilizadores horizontales.

Son dos superficies más pequeñas que las alas, situadas siempre en posición horizontal (generalmente en la parte trasera del fuselaje, y en distintas posiciones y formas dependiendo del diseño) que garantizan la estabilidad en el sentido longitudinal; es decir, garantizan un ángulo de ataque constante si el piloto no actúa sobre los mandos. En ellos se encuentran unas superficies de control esenciales que son los llamados timones de profundidad, con los cuales se controla la posición longitudinal del aparato, base de la regulación de la velocidad. Mediante el movimiento hacia arriba o hacia abajo de estas superficies, se inclina el avión hacia abajo o hacia arriba, lo que se llama control del ángulo de ataque, es decir, su posición respecto a la línea de vuelo. Este es el movimiento de cabeceo.

Estabilizadores verticales.

Es o son una(s) aleta(s) que se encuentra(n) en posición vertical en la parte trasera del fuselaje (generalmente en la parte superior). Su número y forma deben ser determinadas por cálculos aeronáuticos según los requerimientos aerodinámicos y de diseño, que aporta la estabilidad direccional al avión. En este se encuentra una superficie de control muy importante, el timón de dirección, con el cual se tiene controlado el curso del vuelo mediante el movimiento hacia un lado u otro de esta superficie, girando hacia el lado determinado sobre su propio eje debido a efectos aerodinámicos. Este efecto se denomina movimiento de “guiñada”.

Los tres ejes de rotación principales de una aeronave
Los ejes perpendiculares respecto de los que se realizan los giros en cada dirección son los ejes principales del avión, y los movimientos particulares se llaman alabeo (oscilación vertical alternada de las alas), cabeceo (oscilación vertical alternada de morro y cola) y guiñada (oscilación horizontal alternada de morro y cola). Cada uno de estos componentes actúa sobre uno de los ángulos de navegación, que en ingeniería aeronáutica se denominan ángulos de Euler, y en geometría, ángulos de Tait-Bryan.

Grupo motopropulsor.

Son los dispositivos cuya función es generar la tracción necesaria para contrarrestar la resistencia aerodinámica que se genera precisamente por la sustentación. Estos motores son largamente desarrollados y probados por su fabricante. En el caso de los aviones sin motor o planeadores, la tracción se obtiene por el componente de la gravedad según el coeficiente de planeo.
Dentro del grupo motopropulsor existe una funcionalidad llamada reversa que sirva para invertir el empuje del motor y permitir que frene con mayor eficacia durante la carrera de aterrizaje. Esta funcionalidad la poseen los aviones de grandes prestaciones equipados con motores a reacción o turbohélices. El piloto una vez que el avión ha tomado tierra sobre la pista y está rodando a gran velocidad, activa la reversa, un mecanismo mecánico hace que el aire de los motores que se desprendía hacia atrás, salga ahora en dirección contraria y contribuya al frenado del avión.

Tren de aterrizaje

Los trenes de aterrizaje son unos dispositivos, bien fijos (aviación ligera) o bien móviles y retráctiles para que la aeronave se desplace por tierra, que no es su elemento natural. Permiten que la aeronave tenga movilidad en tierra. Existen varios tipos de trenes de aterrizaje, pero el más usado en la actualidad es el de triciclo, es decir, tres componentes, uno en la parte delantera y dos en las alas y parte de compartimientos dentro del ala y del fuselaje protegidos por las tapas de los mismos que pasan a formar parte de la aeronave, En el caso de que los trenes permanecieran en posición abierta generarían gran resistencia aerodinámica al avión, reduciendo su rendimiento y la velocidad, provocando un mayor uso de combustible. No todos los aviones tienen la capacidad de retraer sus trenes, sobre todo los más ligeros y económicos, incluso de transporte de pasajeros.

Después de conocer cómo es que vuelan los aviones ahora les comparto como es que se clasifican:

Avión Comercial

Es un modelo especialmente construido para el transporte de pasajeros y los más utilizados por las compañías aéreas. Lo que determina si un vuelo pertenece a esta categoría de Aviación comercial es el propósito del vuelo, no el tipo de avión o el piloto.

Avión de carga

También conocido como avión de transporte, ya que se utiliza para transportar bienes y objetos de gran tamaño. No cuentan con asientos u otros elementos necesarios para el transporte de individuos

Avión militar

Su función básica es la utilización con fines bélicos, bien sea para ataque o defensa. Los aviones de caza son diseñados y equipados para derribar e interceptar objetivos que se encuentran en el aire, además de poder alcanzar velocidades muy altas en poco tiempo.

La Tecnología en los aviones.

La tecnología y la Innovación siempre van hacer predominantes para el desarrollo humano, Rusia, Brasil, China y Japón están llevando a cabo la fabricación de aviones comerciales más competitivos. El aumento considerable de pasajeros se prevé que aumente y las compañías aéreas superan los 400 en número.

La tecnología del transporte aéreo está cambiando a un ritmo acelerado. Según el informe de la Asociación de Transporte Aéreo Internacional (IATA), se espera que la demanda mundial y la frecuencia de los viajes aumenten en un 3,5% anualmente y se prevé que el transporte aéreo pase de los 3.800 millones de viajeros que hubo en 2016, a más de 8.200 millones en 2037.

Los expertos de AirHelp analizan las nuevas tecnologías que van a sacudir el futuro de los viajes aéreos.

Aviones supersónicos

Puede que todavía no exista el teletransporte, pero el transporte aéreo acelerado ya está en camino de ser lo más cercano que habrá a un viaje instantáneo. Ya es posible imaginar el paso de estar en el vuelo sin escalas más largo del mundo (de Singapur a Nueva York, que dura 19 horas) a poder reducir el tiempo de este viaje a solo 9 horas. Seguro que habría una gran diferencia.

Los vuelos de largo recorrido son agotadores, además, son los más propensos a sufrir retrasos. Según el estudio de AirHelp, más del 50% de todos los vuelos de larga distancia tienen un retraso de al menos 15 minutos o son cancelados.

Con el transporte aéreo acelerado, seguramente se mejorará el tema de los retrasos prolongados: los aviones viajarán tan rápido que la mayoría de los retrasos serán insignificantes. Aunque los aviones supersónicos ya existen, no están disponibles comercialmente debido al ruido que crean cuando viajan a velocidad más rápida que el sonido.
En un futuro próximo, una tecnología más madura podrá resolver este problema de sonido y, finalmente, llevar estos aviones de alta velocidad a la aviación comercial.

1. INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL

Ya definidos los diferentes tipos de aviones que existen y porque es que vuelan, ahora es tiempo de jugar aprendiendo.

Primer experimento:

A) La regla.

Material necesario:
• Regla
• Tira de cartulina(tamaño de la anchura de la regla)
• Cinta adhesiva
• Lápiz

¿Qué hay que hacer?
Ponemos la tira de cartulina sobre la regla, de manera que coincida con uno de los extremos y llegue hasta la mitad. Tiramos hacia arriba de la cartulina hasta formar un ligero arco o curva de unos 2 cm de altura y pegamos los 2 extremos de la tira con cinta adhesiva.

Posteriormente, colocamos la regla en una mesa y la equilibramos sobre un lápiz. Deberá sobresalir unos 10 cm del borde de la mesa.

Finalmente soplamos con suavidad, dirigiendo una corriente uniforme de aire hacia la superficie superior de la tira de cartulina y a lo largo de la regla. Si no ocurre nada, o si a regla se desequilibra y se apoya en la mesa, ajustamos nuevamente su punto de equilibrio sobre el lápiz e intentamos de nuevo.

¿Qué paso?
Pudimos observar que la regla se elevó, e incluso se desplazó hacia atrás.

¿Por qué?
El aire que circuló sobre la cartulina, se tiene que deslazar más deprisa para que disminuya la presión sobre la regla, dado que el flujo de aire es más lento en la cara plana de esta, lo que generó una mayor presión y obligo a ascender a la regla. Esto fue el principio de Bernoulli, el cual se usa para que un avión se eleve en el aire.

Segundo experimento:

B) Sopla con fuerza.

Material necesario:
• Tira de papel

¿Qué hay que hacer?
Ponemos un extremo de la tira de papel debajo del labio inferior y soplamos con fuerza en la cara superior del mismo.

¿Qué paso?
El papel ascendió y ondeo en el aire.

¿Por qué?
Como lo vimos en el experimento anterior, un flujo rápido de aire circula sobre la parte superior del papel, produciendo una presión menor, mientras que el flujo más lento en la cara inferior generó una presión mayor. La diferencia de presiones provocó la elevación del papel.

C) Tubos y cilindros.

Material necesario:
• 2 hojas de papel
• Cinta adhesiva
• 2 Clips(desdoblado)
• Tijeras

¿Qué hay que hacer?
Cortaremos en cuatro partes una hoja de papel, la enrollaremos en forma de cilindro y la uniremos con la cinta adhesiva. Tomamos el otro trozo de papel y lo doblamos a la mitad, lo desdoblamos y lo volvemos a doblar pero ahora del lado extremo, ahora bien formaremos un tubo de sección cuadrada y lo pegaremos con cinta adhesiva también.

Posteriormente insertaremos el clip por el centro de cada modelo, aseguremos que queden bien fijados y que tengan movilidad.

Ahora bien, soplemos en la cara superior de cada modelo y después en la inferior. ¿Observamos alguna diferencia entre los movimientos de cada modelo?, ¿Crees que es importante el diseño de cada modelo?

¿Qué paso?
El plano aerodinámico en forma de cilindro se elevó más rápido, mientras que el tubo de sección cuadrado lo hizo más lento.

¿Por qué?
El empuje del aire sobre el ala de un avión se denomina “resistencia”. En lugar de contribuir a que el avión se desplace suavemente por el aire, interrumpe o bloquea el flujo, succionándolo hacia atrás.
De ahí que el diseño de las alas de un avión sea fundamental. El plano aerodinámico creaba una suave corriente de aire alrededor del ala, mientras que las curvas y los ángulos del cilindro y el tubo cuadrado oponen mayor resistencia al aire, es decir, lo interrumpen y bloquean.

Galería Método

Resultados

Finalmente, ya que hemos aprendido por qué vuelan los aviones y conocimos sus componentes, ahora será momento de recrear uno, a volar!

Material necesario:

  • Una Cartulina
  • Lápiz
  • Regla
  • Tijeras
  • Clips
  • Cinta adhesiva

Primeramente, trazaremos en la cartulina un rectángulo largo (25 cm), de la anchura de la regla. Posteriormente lo doblaremos longitudinalmente, lo cual será nuestro fuselaje (cuerpo del avión). Realizaremos cuatro hendiduras para insertar las alas y los estabilizadores.

Toca el turno de añadir el timón de profundidad al fuselaje, el cual se hará trazando una línea de 8 cm desde el vértice superior izquierdo del rectángulo, y luego otra línea perpendicular de 5 cm hacia la derecha, en dirección a la punta del modelo. Por último, trazaremos una línea diagonal hacia abajo, hasta el lado suprior del rectángulo. Esta sección unida al fuselaje constituye el timón de profundidad.

Para las alas, trazaremos otro rectángulo de 25 cm de longitud y de la anchura de la regla, Después trazaremos otro rectángulo pero ahora más corto, 12.5 x 5 cm, que representara el estabilizador del aeroplano, o sea, la sección horizontal del timón de profundidad.

Muy bien, ya teniendo las piezas de nuestro Aeromodelo, es momento de ensamblarlo, apoyémonos de la ilustración siguiente.

¿Qué fue lo que observamos? Pues que el modelo vuela de una u otra forma dependiendo de la posición de los flaps.

¿Por qué?

Cuando el alerón del ala izquierda esta doblado hacia arriba y el flap del timón de profundidad lo está hacia la izquierda, la corriente de aire choca con los flaps y hace virar el modelo en esa dirección, y cuando el alerón derecho y el timón se hallan en dirección opuesta, lo hace virar en la dirección opuesta.

Así mismo, el flap móvil en el estabilizador (la pieza horizontal de la cola) desplaza al aeroplano según la cara en la que impacta la corriente de aire. Si esta doblado hacia arriba, asciende.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Como vimos en el desarrollo de este tema, el principio que hace posible el vuelo de un avión es el mismo que hace posible el vuelo de las aves, el cual se llama “principio de sustentación”, también llamado principio de Bernoulli, donde dice que “la presión ejercida por un fluido es inversamente proporcional a su velocidad de flujo.” Mi investigación fue muy interesante y más el aprender él porque es que vuelan los aviones con los diferentes experimentos realizados. No cabe duda que la tecnología es y será un gran paso para la humanidad ya que cada vez más reducirá las distancias de un lugar a otro y sus constantes innovaciones se espera sea en beneficios de todos.

Bibliografía

Biblioteca José Vasconcelos

  • Grandes inventos, Autor: Richard Wood. Ediciones McGraw-Hill, Vol. 1, Ej 6.
  • Título Experimentos sencillos sobre el espacio y el vuelo. Autor Louis V. Loeschnig, Ilustrado por Frances Zweifel Edición ilustrada, Editor Oniro, 2002
  • 100 Preguntas de Física ¿Por qué vuelan los aviones de papel y por qué vuelan los de verdad?, Autor: Jordi Mazón Bueso. Editor: Lectio Ediciones (1 de julio de 2014)

Internet

  • https://es.m.wikipedia.org/wiki/Avi%C3%B3n
  • https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/3913/por-que-vuelan-los-aviones
  • https://www.tecnohotelnews.com/2019/05/tecnologia-avances-aviones-aeropuertos/

Summary

Flying is something that many of us would like to do and that so far we can only do by some means of air transport and this is thanks to physics, by the so-called sustaining force, which is what produces the flight of an aircraft and which is achieved thanks to its wings.

Aircraft fly by the action of a series of forces, both in the horizontal and in the vertical plane. For the plane to rise, it is essential that the force produced on the vertical axis exceeds the weight of the plane. On the other hand, in the horizontal axis and thanks to the motors that expel gases, the principle of action-reaction takes place that causes a forward force that overcomes the resistance of the air. When the plane ascends and reaches its cruising height and a constant speed, it is because the balance of forces has been reached both on the vertical axis, where the lift equals the weight, and on the horizontal axis, where the engine thrust equals the resistance offered by the air.

Research Question

Why is physics important for an airplane to fly and how is it expected to fly in the future?

Problem approach

Today, there are thousands of technologies in the world that we take for granted, because we were born or lived a large part of our lives knowing that they exist. But why do planes fly, which makes them float through the skies?

The answer, as in many others, lies in physics. In general, large machines that can perform complex tasks base their existence on principles of physics. We might think that a great engine is what makes an airplane fly, but this is only a tool that makes flying possible.

Well, to stay in the air you have to overcome the famous force of gravity. Another completely everyday force whose existence we take for granted, because we have not known life without it. But to overcome it is a complicated task since it is known that hundreds of aeronautical experiments have failed in spectacular ways trying, so flying is not easy.

On the other hand, there has also been constant innovation in airplanes, to continue making the way easier and shorten distances more quickly, which we will be talking about.

Background

Objective

To know how physics intervenes in airplanes and what improvements there are and will be in the future.

Justification

Airplanes, nowadays, are mostly used as a means of transportation, but do we know how these big machines, which weigh tons, can fly through the air? Airplanes are something totally everyday and that is why I am interested in knowing how they work, what physics has to do with it and what innovation they could bring us for tomorrow, knowing that technology in the world has always existed only what changes it is the way to discover it and implement it in new things.

 

Hypothesis

Getting on a plane has become a habit in our lives, whether it is more or less frequent, and well, what does it take to make a plane fly? Knowing this, we will be able to know what innovations we have today and which ones we could have in the future for a better movement of people, objects and defence.

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

As we saw in the development of this topic, the principle that makes the flight of an airplane possible is the same one that makes the flight of birds possible, which is called "principle of sustenance”;, also called Bernoulli’s principle, where he says that "the pressure exerted by a fluid is inversely proportional to its speed of flow”;. My research was very interesting and even more interesting to learn about because they fly the planes with the different experiments done. There is no doubt that technology is and will be a great step for humanity as it will increasingly reduce distances from one place to another and its constant innovations are expected to be to the benefit of all.

Bibliography