¿Por qué los impactos de agua a alta velocidad o el amerizaje suelen provocar la pérdida estructural de la estructura del avión?

Las láminas de madera contrachapada pueden penetrar los troncos de los árboles sin sufrir daños.

El contrachapado no sale ileso del proceso.

¿Por qué un avión no [saldría ileso al] impactar el agua del océano en un ángulo pronunciado a 300-500 mph?

El avión no viajará a esa misma velocidad bajo el agua. Eso significa que se aplica una fuerza considerable a la aeronave para desacelerarla en una distancia corta. Esa fuerza excede en gran medida para lo que se diseñó la estructura.

La madera contrachapada era como una cuchilla golpeando el árbol. Mucha masa relativamente densa y cantidad de movimiento concentrándose en un borde muy delgado.

El ala de un avión (y mucho menos el fuselaje) no es un borde delgado. Es romo, redondeado y grueso. Detrás de ese borde hay un objeto de baja masa y baja densidad. Para el tamaño, los aviones son muy livianos y transportan una pequeña fracción del impulso que transportaría un objeto de aluminio sólido (no hueco) de la misma forma y volumen.

Si esa madera contrachapada no fuera un material sólido sino más bien hueco como un avión (reduciendo así su masa, impulso y, en consecuencia, la fuerza que actúa sobre el árbol), probablemente veríamos el árbol intacto y los restos destrozados de la madera contrachapada en el terrestre.

¿Se ha demostrado alguna vez el resultado de tal evento?

El resultado de un avión que vuela de morro hacia el agua se ha demostrado lamentablemente un gran número de veces. Y no termina bien para el avión.

Las situaciones que estás describiendo son muy diferentes. La física de una lámina de madera contrachapada que penetra en el tronco de un árbol ocurre debido a los vientos extremadamente fuertes. Cuando el viento es de 150 mph (y paralelo a la tabla), el camino de menor resistencia bien puede ser recto a través del árbol. Cualquier desviación de la tabla hacia un lado o hacia el otro aumentaría su área de sección transversal en relación con el viento y, por lo tanto, sería contrarrestada por la fuerza del viento mismo. Si intentara disparar una tabla de madera contrachapada contra un árbol (en ausencia de viento), creo que encontraría resultados bastante diferentes (aunque no tan diferentes como el escenario del impacto del avión en el agua).

Por otro lado, la física de volar un avión con el morro hacia el agua a 300-500 mph difiere solo ligeramente de la de volar un avión con el morro hacia el suelo a 300-500 mph. En los primeros segundos, el agua se desplazará algo más de lo que lo habría hecho el suelo, pero no mucho. Se necesita mucha fuerza para acelerar el agua hacia los lados lo suficientemente rápido como para que la aeronave la desplace a 300-500 mph y, dado que la fuerza se aplica por igual (pero en dirección opuesta) tanto a la aeronave como al agua, las fuerzas aplicadas a la aeronave serán suficientes para destruirla muy rápidamente. Las piezas del avión seguirán perdiendo velocidad hasta que estén flotando sobre el agua (para piezas que son menos densas que el agua) o se hundan a su velocidad terminal en el agua (que será bastante lento en el agua).

En cuanto a por qué las fuerzas serían suficientes para aplastar el avión (a diferencia de lo que sucedería si dispararas un trozo largo, estrecho y cilíndrico de aluminio sólido al agua con el mismo ángulo y velocidad), el avión es relativamente hueco. El área de la sección transversal que impacta en el agua es mucho mayor para un avión que para un cilindro de aluminio sólido de igual masa y longitud, lo que significa que se le aplicará una fuerza total mucho mayor (presión similar, pero integrada en un mucho mayor). superficie). Además, dado que un trozo sólido de aluminio es un poco más denso que el aire que llena la mayor parte de la cabina de un avión, el avión sería más propenso a aplastarse. La parte del casco que impacta en el agua se aceleraría hacia el espacio detrás de él, ya que la fuerza hacia adelante que le aplica el contenido de la cabina y las partes más a popa del casco sería mucho menor que la fuerza hacia atrás que le aplica el agua que impacta. Es decir, el casco quedaría aplastado como una lata de aluminio. Cuando pisas una lata de aluminio con tu zapato, la lata aplasta en lugar de penetrar tu pie (al menos eso esperas...) Esta situación es mucho más análoga a un avión que choca contra el agua que al caso de la madera contrachapada en un encuentro con un huracán. un árbol que mencionas.

Finalmente, como otros han mencionado, la razón por la que la madera contrachapada puede salir del árbol es simplemente que no se detiene por completo debido a la colisión y la fricción con el árbol cuando ingresa al árbol. Para un árbol lo suficientemente angosto, esto le permite salir por el otro lado antes de que se detenga por completo. Sin embargo, para un árbol lo suficientemente grueso, la situación no cambiaría en gran medida, excepto que el borde delantero de la tabla se detendría en algún lugar dentro del árbol.

En el caso de que la madera contrachapada penetre en el tronco de un árbol, considere la conservación de la energía. La madera contrachapada podría estar volando a cierta velocidad antes del impacto, se usa algo de energía cinética para romper el tronco del árbol y luego la madera contrachapada (presumiblemente) sigue volando a una velocidad reducida.

Aún considerando la conservación de la energía, un avión que impacta en el océano obviamente no puede "continuar" volando a una velocidad similar, por lo que toda esa energía cinética (y hay mucha ) debe usarse para hacer algo de trabajo. Ese trabajo aplastará la estructura del avión (relativamente delicada).

Es posible hacer un misil o algo que pueda penetrar en el agua (por ejemplo, un torpedo aéreo ). Sin embargo, tales cosas están diseñadas para hacerlo y los aviones de pasajeros definitivamente no lo están.