Un avión hecho por el hombre vuela de acuerdo con los mismos principios de la física que un ave: debe superar las fuerzas gravitacionales para alcanzar la elevación y el vuelo. Las alas de un avión trabajan para generar el ascensor, y lo logran curvando el flujo de aire a su alrededor. Sin alas, un avión es un mero automóvil.
fuerzas de aviones
Las aeronaves (y las aves) pueden volar porque equilibran cuatro fuerzas: levantamiento, peso, arrastre y empuje. un avión despega al aire cuando el levantamiento, la fuerza que empuja hacia arriba la superficie inferior de sus alas, supera el peso del avión debido a la fuerza de la gravedad. La elevación es creada por el flujo de aire alrededor del avión, especialmente alrededor de las alas. El arrastre es la fuerza de la resistencia del aire contra el movimiento del avión. esta fuerza aumenta al aumentar la velocidad de la aeronave, pero disminuye si el avión tiene una forma suave o aerodinámica. El motor y el sistema de propulsión del avión, ya sea un chorro o una hélice, generan una fuerza de empuje para superar la resistencia.
newton y bernoulli
Dos científicos europeos explicaron los principios del vuelo de los aviones. El físico inglés isaac newton (1642–1727) enumeró tres leyes de movimiento que son aplicables a todos los objetos en movimiento. la primera es que los objetos permanecen en reposo o en movimiento uniforme a menos que estén obligados a cambiar por una fuerza externa. el segundo establece que una fuerza dirigida a un objeto hace que se acelere en la dirección de esa fuerza. El tercero establece que por cada fuerza, existe una fuerza igual y opuesta. el matemático suizo daniel bernoulli (1700–1782) fue un pionero en el desarrollo de una explicación matemática para la dinámica de fluidos, la mecánica de cómo fluyen los líquidos y los gases. Su principal hallazgo, conocido como el principio de Bernoulli, establece que a medida que aumenta la velocidad del flujo de aire, su presión disminuye.
ángulo de ataque
Las alas de los aviones están diseñadas para inclinarse ligeramente desde la horizontal, también conocida como la trayectoria de vuelo. este ángulo de inclinación se denomina ángulo de ataque y es la variable más importante para generar sustentación. un avión comienza a moverse cuando el piloto aplica el empuje desde el motor para hacer que el avión viaje hacia adelante en tierra. el piloto gira el avión hacia arriba levantando su nariz para aumentar el ángulo de ataque y lograr el despegue. sin embargo, un ángulo de ataque demasiado grande detendrá el avión.
curvatura de flujo
La elevación es generada por el aire curvado alrededor de las alas de un avión. Cuando el flujo de aire golpea el borde delantero de un ala, se divide en dos, un poco fluyendo a lo largo de la superficie superior y otro fluyendo a lo largo de la superficie inferior. la forma de un ala es ligeramente asimétrica, con un área de superficie más grande en la parte superior. el flujo de aire se adhiere a la superficie superior a medida que se mueve entre los bordes anterior y posterior del ala, curvando y reduciendo la presión según el principio de bernoulli. a medida que el avión se acelera, la elevación aumenta de acuerdo con la segunda ley del movimiento de newton. esto a su vez aumenta la curvatura del aire en la superficie superior, forzando más aire hacia abajo desde el borde posterior del ala. a medida que el avión se desplaza por el aire, la parte inferior del ala que mira hacia el flujo de aire en el ángulo de ataque también desvía el flujo de aire hacia abajo.