Estoy planteando esta pregunta desde la perspectiva de un novato. Leí un artículo de Scientific American, titulado "Nadie puede explicar por qué los aviones permanecen en el aire". El artículo explica cómo, si bien entendemos cómo crear vuelo (con aviones, por ejemplo), todavía no entendemos por qué hay una presión más baja sobre el ala, lo que permite que el aire sobre el ala fluya más rápidamente, generando así sustentación. . Si le interesa este tema, lea el artículo al que hago referencia, presenta las dos teorías en competencia para explicar por qué la presión del aire es más baja sobre el ala de un avión en vuelo. También muestra cómo ambas teorías están incompletas.
Me pareció fascinante que todavía no entendamos esto, así que decidí pensarlo un poco. No soy físico, pero diría que tengo una comprensión básica de la física (al menos la estudié durante la escuela secundaria). El primer aspecto de lo que sucede cuando un avión está volando en el que decidí pensar es (para mí) la fuerza más obvia involucrada en el vuelo: la gravedad. Entonces evoqué la pregunta, "¿cómo actúa la gravedad en el aire?" Si escribe eso en una búsqueda de Google, aparecerá este cuadro de texto en la parte superior:
A medida que la gravedad abraza la capa de aire de la superficie de la Tierra, se establece en el aire lo que los físicos llaman un gradiente de densidad. El aire cerca del suelo es atraído por la gravedad y comprimido por el aire más alto en el cielo. Esto hace que el aire cerca del suelo sea más denso y tenga una mayor presión que el aire en elevaciones más altas.
Google cita esto como proveniente de https://www.uu.edu/dept/physics/scienceguys/2001Oct.cfm - Supongo que tiene buena reputación si Google elige presentarlo como una "respuesta rápida" (si lo desea) para la búsqueda "¿actúa la gravedad sobre el aire?".
En esta explicación, creo que lo que está diciendo es que el aire que está más cerca del suelo está más compacto. Menciona el "gradiente de densidad", e interpreto ese concepto en el sentido de que, a medida que te acercas al borde de nuestra atmósfera (comenzando al nivel del suelo), el aire se volverá cada vez menos denso a medida que asciendes más y más. Entonces, si así es como se comporta el aire bajo la gravedad, y un avión está volando por el aire, esto significa que, a medida que se impulsa hacia los lados (ya que sus alas "cortan el aire"), por naturaleza, va a dividir el gradiente de densidad del aire (que creo que también puede estar directamente relacionado con la presión del aire: el aire más denso, el aire más cerca del suelo, tiene una presión más alta, y el aire menos denso, el aire más alejado del suelo, tiene una presión más baja). Al decir esto, entonces creo que puedo decir eso, a medida que el ala corta el aire, no hay ninguna razón por la que no corte el aire de una manera en la que cree una situación alrededor del ala, donde hay una presión más baja sobre el ala y una presión más alta debajo del ala (incluso si es solo una pequeña diferencia, el avión está aplicando mucha fuerza lateralmente en esta situación), lo que permite la sustentación. No hay ninguna razón para que el aire que está más arriba (el aire inherentemente menos denso) pase por debajo del ala, porque ya está por encima del aire más denso (el aire que ya está más cerca del suelo) como lo describe el gradiente de densidad . Me parece que esta noción respalda la idea de que habría una presión más baja sobre el ala de un avión (permitiendo que el aire se mueva más rápidamente sobre el ala) y una presión más alta debajo. Todo lo que he dicho parece bastante obvio, y parece respaldar la idea de que la sustentación será inherente a cualquier situación en la que algo se deslice horizontalmente por el aire a una velocidad en la que pueda anular cualquier otra fuerza que pueda actuar en un esfuerzo por hacer que se mueva de forma no horizontal. Supongo que me estoy perdiendo algo, y no es tan (aparentemente) simple; de cualquier manera, con lo que creo que descubrí a través de mi breve investigación, básicamente quiero saber por qué lo que dije está mal, si es (Supongo que sería muy bueno si me diera cuenta de este problema jaja).
¡Gracias!
"Supongo que me estoy perdiendo algo"
Sí es usted. Dos cosas en particular:
En primer lugar, el aire caliente sube, por lo que existe un gradiente de densidad en oposición a la gravedad. Esto tenderá a proporcionar regiones donde efectivamente no hay gradiente de densidad y, por lo tanto, no hay elevación, según la idea descrita anteriormente.
En segundo lugar, un avión de pasajeros moderno tiene una profundidad de ala, desde la superficie superior hasta la superficie inferior, de, digamos, 100 cm en promedio. El gradiente de densidad atmosférica de la Tierra es mucho, mucho menor que esto, por lo que estos aviones logran volar en aire que no tiene gradiente de densidad, en términos reales.
Primero resumiré la pregunta tal como la entiendo, de modo que si me equivoco, pueda corregirme rápidamente sin tener que leer mucho. Aquí va:
(1) Hay teorías contrapuestas sobre la sustentación en un avión, y un artículo de SA afirma que ambas están incompletas.
(2) Tiene una tercera interpretación más simple y quiere saber si está completa.
Ahora, su interpretación se basa únicamente en las diferencias de densidad natural en la atmósfera y la fuerza ascendente generada en estos por la misma razón. Considere dos contadores de esto:
(a) Un avión también puede aterrizar, o bajar su altitud en la misma atmósfera de la misma manera que puede subir su altitud. Bajar no requiere más combustible/esfuerzo que subir, lo que se esperaría si los gradientes de densidad lo mantuvieran a flote. Tenga en cuenta que asumo que no hay cambios en la velocidad aquí.
(b) Es posible que un avión vuele muy cerca del suelo, donde la diferencia de densidad es bastante baja (la densidad atmosférica en realidad no varía linealmente con la altura).
Hay una razón para el diseño del perfil aerodinámico y para los alerones flexibles, a saber, que pueden cambiar la dirección del flujo de aire por encima y por debajo del ala. Estas direcciones de flujo de aire en realidad generan las diferencias de presión y generan sustentación, de una manera básicamente similar a lo que propones. Solo que proviene del diseño del perfil aerodinámico y no de las diferencias de densidad natural.
El aire DEBAJO del ala "es decir" es una distancia medida de 10, el aire ARRIBA del ala es una distancia medida de 12, el 10 y el 12 comienzan y terminan en los mismos intervalos de tiempo, por lo que la parte ARRIBA del ala tiene pequeños espacios de menos aire porque comienzan y se detienen al mismo tiempo, pero 12 tuvieron que moverse más rápido y dejar pequeños espacios en el aire haciendo menos presión SOBRE la superficie de la parte superior del ala. ¡Lo aprendimos de los 🐦 pájaros de la naturaleza! ..
Si bien culpa al gradiente de presión por el ascenso, ¿por qué necesita que el avión "corte" el gradiente? Hay un gradiente de presión a lo largo del ala mientras espera ser abordada. Aquí hay otro pensamiento en la misma línea de razonamiento: use un ala que tenga un perfil aún más grueso, creando así más sustentación debido al mayor gradiente de presión expuesto y una vez que el avión esté en el aire, reduzca el perfil para reducir la enorme resistencia. La cuestión es que el gradiente de presión produce un gradiente insignificante, que de hecho cambiaría simplemente por el gradiente de temperatura efectuado por los motores, etc. Al llegar al artículo en Scientific American, desafortunadamente, los escritores de libros de divulgación científica, en un intento de atraer el interés de una amplia audiencia, muy a menudo hacen declaraciones audaces. Al igual que "nadie puede explicar por qué los aviones permanecen en el aire", signo de exclamación. En realidad está muy bien explicado, como admite más adelante el artículo. “Pero las ecuaciones por sí solas no son explicaciones”, continúa agregando, lo cual es solo un juego semántico. Las ecuaciones son solo representaciones de explicaciones. Si no puede explicarlo, no puede generar ecuaciones simplemente garabateando en una hoja de papel. Luego, el artículo acepta esto pero no se da por vencido y afirma "pero el teorema no constituye una explicación completa del ascensor". En realidad lo hace, pero el autor simplemente no es consciente de ello. Yo personalmente sugeriría leer cosas más serias que Scientific American. Las ecuaciones son solo representaciones de explicaciones. Si no puede explicarlo, no puede generar ecuaciones simplemente garabateando en una hoja de papel. Luego, el artículo acepta esto pero no se da por vencido y afirma "pero el teorema no constituye una explicación completa del ascensor". En realidad lo hace, pero el autor simplemente no es consciente de ello. Yo personalmente sugeriría leer cosas más serias que Scientific American. Las ecuaciones son solo representaciones de explicaciones. Si no puede explicarlo, no puede generar ecuaciones simplemente garabateando en una hoja de papel. Luego, el artículo acepta esto pero no se da por vencido y afirma "pero el teorema no constituye una explicación completa del ascensor". En realidad lo hace, pero el autor simplemente no es consciente de ello. Yo personalmente sugeriría leer cosas más serias que Scientific American.
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