Veamos la relación entre cantidad de movimiento y energía. Como saben, para una masa$m$la energía cinética es$\frac12mv^2$y el impulso es$mv$- en otras palabras, la energía es$\frac{p^2}{2m}$

Ahora, para contrarrestar la fuerza de la gravedad, necesitamos transferir impulso al aire:$F\Delta t = \Delta(mv)$

Se puede lograr el mismo impulso con una masa grande y baja velocidad que con una masa pequeña y alta velocidad. Pero mientras el impulso de estos dos es el mismo, LA ENERGÍA NO LO ES.

Y ahí está el problema. Un ala grande puede "mover mucho aire un poco", lo que significa que se imparte menos energía cinética al aire. Esto significa que es una forma más eficiente de permanecer en el aire.

Esta es también la razón por la que las alas largas y delgadas son más eficientes: "tocan ligeramente mucho aire", sin mover mucho.

Intentar replicar esta eficiencia con un motor es muy difícil: necesita compresores para que funcione (para que pueda mezclar aire con combustible y hacer que el empuje salga por la parte trasera) y esto significa que tendrá un pequeño volumen de alta velocidad gas para desarrollar empuje. Eso significa que el gas se lleva mucha energía. Piense en el ruido de un motor, que es principalmente ese gas de alta velocidad. Ahora piensa en un planeador: ¿por qué es tan silencioso? Porque mucho aire se mueve muy suavemente.

Traté de mantenerme alejado de las matemáticas, pero espero que el principio quede claro a partir de esto.

El punto clave es que las alas le permiten "inclinar el motor" de manera mucho más eficiente que inclinarlo realmente. Inclinar un motor convierte la potencia solo en una proporción de 1 a 1, pero las alas lo hacen mejor: un Boeing 747 tiene una relación sustentación/resistencia de 17 a velocidad de crucero, el ala genera 17 veces más sustentación que la potencia del motor aplicada.

Es simplemente un comentario largo, pero espero que lleve su intuición por el camino correcto. Intento detallar la parte física de por qué tener alas fijas es algo bueno:

Básicamente, pregunta por qué los aviones son más eficientes (por lo tanto, la gente todavía los produce a pesar de su maniobrabilidad menos agradable)

Bueno, probablemente hayas notado que los rotores de los helicópteros también funcionan como alas. Pero para el vuelo más eficiente, desea optimizar su ala para algunos escenarios de vuelo promedio, digamos volar en línea recta a 1000 km/h. Ahora, cuando se trata de optimizar, lo "bueno" que puede hacer un ala es proporcionar sustentación, y lo "malo" que hace es proporcionar resistencia. Por lo tanto, desea optimizar para obtener la mayor relación de elevación a arrastre . Pero su problema es que las alas del helicóptero no siempre miran en la dirección de su velocidad de vuelo. pasa mucho tiempo yendo hacia atrás (al menos en relación con el avión) por lo que no puede recibir flujos de aire a la misma velocidad que las palas del rotor que van hacia adelante, pero están exactamente en las mismas palas con exactamente el mismo ángulo que las ir hacia atrás (frente a un flujo de aire más lento)

notas:

1. Si lo piensa, esto se aplica a cualquier avión que pueda imaginar que se basa en "alas giratorias" para la sustentación.

2. Entonces, básicamente significa que los aviones realmente no necesitan alas estáticas para permanecer en el aire, solo cuando van a altas velocidades.

3. Podría decirse que los aviones son más resistentes en general que los helicópteros, por lo que cuestan menos en seguros y mantenimiento, lo que los hace menos costosos en general además de ser mejor optimizables (lo que intenté detallar en el texto principal).

Si tiene preguntas, siéntase libre de comentar. Espero haber ayudado.

Me he preguntado acerca de esto un poco antes. Creo que es bueno simplificar enormemente las cosas para pensar en ello. Por cierto, no soy en absoluto una fuente de autoridad aquí. Solo lo estoy pensando por lo que me parece evidente.

un plato que cae

Has dicho específicamente que no quieres pensar en cómo funcionan las alas, así que no lo hagamos. Olvídate del ala. Olvídate del avión. Olvídese del empuje, cohete o de lo contrario también.

Piensa en una placa de material plano, rígido y bastante liviano. No se vuelca "por arte de magia": permanece paralelo al suelo. Sólo puedo deslizarme hacia arriba y hacia abajo.

Estoy bastante seguro de que estará de acuerdo en que esto "caerá" mucho más lento que una pelota del mismo peso. Y, sin embargo, es un dispositivo completamente pasivo: no requiere energía ni empuje de expulsión.

Cae más lentamente porque, para caer, debe apartar las moléculas de aire o aplastarlas debajo. Ambos requieren la aplicación de fuerza, que debe proporcionar, lo que resulta en una fuerza igual y opuesta que le proporciona un descenso gradual.

Es fácil ver que hacer el plato más grande (y mantener el mismo peso) aumentará la calidad de permanencia en el aire. Cambiar su forma de otras maneras tendrá otros efectos sobre los que no puedo especular, porque no soy un físico real o un ingeniero aeronáutico.

En el aire, una cosa que cae tiene una velocidad terminal. La velocidad terminal de nuestra placa será pequeña. Mucho más pequeño que una bola sólida del mismo peso. Si tiene una velocidad terminal if v_fall, y se "lanza" desde una altura h, tardará al menos unos t=h/v_fallsegundos en caer al suelo (estoy ignorando el tiempo necesario para acelerar hasta su velocidad terminal).

Agregar empuje

Adjuntemos algo que proporcione empuje. Nuestro plato se deslizará y, de nuevo, mágicamente permanecerá paralelo al suelo. Siempre que no se genere una fricción significativa al deslizar la placa por el aire, y siempre que la fuente de empuje no sea pesada, tendremos segundos tcompletamente libres de "vuelo" (o, si lo prefiere, caída con estilo) de el plato. ¡Eso suena bastante bien! Si la confianza nos empuja a v_thrustviajar t.v_thrustantes de empezar a deslizarnos por el suelo.

Volador

Pero, ¿y si comenzamos en el suelo y queremos viajar por más de t segundos?

Si estamos en el suelo, podríamos inclinar nuestra placa solo un toque para que, a medida que se empuja, la caída (de la velocidad terminal de la placa en el aire) coincida con la cantidad que sube la placa (debido a que está apuntando hacia arriba). bit en lugar de paralelo al suelo) a medida que se empuja. Si hiciéramos eso, perderíamos parte de nuestra velocidad de avance. Terminaríamos con:

v_forward^2 = v_thrust^2 - v_fall^2

(Pitágoras, ¿verdad?)

Si podemos disminuir v_fall, tal vez agrandando el plato, entonces podemos hacer que v_forward(la parte útil) sea más grande.

solo un motor

Sin la placa, v_fallsería grande, cualquiera que sea la velocidad terminal de la fuente de empuje, de hecho. Entonces v_forward(la parte útil) sería mucho más pequeña.

alas reales

Las alas reales, que viven en el mundo real, no tienen acceso a la magia para mantener el tono necesario. Deben construirse con los materiales disponibles en lugar de los ideales, y deben lidiar con el deslizamiento a través de un fluido que agrega resistencia. Por estas razones y probablemente muchas más, tienen una forma ingeniosa.

Obviamente, todo aquí está muy simplificado.

¡No estoy afirmando que la pequeña cantidad de matemáticas aquí sea útil para modelar la realidad y me sorprendería mucho si lo fuera! Tampoco estoy afirmando que el mecanismo de producción de sustentación de un ala real funcione de esta manera (presumiblemente, funciona mejor).

Sin embargo, afirmo que al trabajar con un modelo extremadamente simplificado, puede ver que las alas de un avión logran algo que el empuje por sí solo no logra. Proporcionan una fuente de sustentación extremadamente "barata" que, de lo contrario, requeriría mucho más empuje para desviarse hacia abajo.

Probablemente podría resumir su función como un paracaídas que es lo suficientemente rígido como para empujar a través del aire :-) El apoyo adicional de que hay un ascensor barato disponible proviene de planeadores sin motor, hojas de sicómoro y semillas de diente de león.

La cantidad importante para determinar la efectividad de un ala es su relación sustentación-resistencia. Resulta que el contribuyente clave para una gran relación sustentación/resistencia es una gran envergadura de ala ($b$en la siguiente ecuación). Como tal, las alas grandes de la aeronave pueden ser mucho más eficientes para generar la máxima sustentación con un arrastre mínimo que las "alas" más pequeñas del motor.

La ecuación clave para la sustentación máxima teórica para arrastrar es:

$(L/D)_{max}=0.5 \sqrt{\frac{\pi\epsilon}{C_{fe}}\frac{b^2}{s_{wet}}}$

dónde$(L/D)_{max}$es la relación máxima teórica entre sustentación y arrastre,$C_{fe}$es el coeficiente de fricción de la piel equivalente,$b$es la envergadura del ala$S_{wet}$es el área mojada y$\epsilon$es el factor de eficiencia de tramo (un número cercano a 1 en el caso óptimo).

Referencias:

• Loftin, LK, Jr. "Búsqueda de rendimiento: La evolución de los aviones modernos. NASA SP-468".
• Raymer, Daniel (2012). Diseño de aeronaves: un enfoque conceptual (5ª ed.). Nueva York: AIAA.

¿Por qué es mejor un avión que un cohete? Porque el avión se agarra al medio.

Para que un cohete permanezca a una altitud fija, debe impulsarse continuamente hacia arriba para contrarrestar la caída causada por la gravedad. Lo hace empujando hacia abajo una gran cantidad de aire y combustible cada segundo.

Un avión puede crear esta misma fuerza hacia arriba para contrarrestar la gravedad, pero de una manera más eficiente, empujando contra el medio local de aire. Olvídese por un momento de la forma del ala que proporciona sustentación, solo piense en cómo la forma plana plana que corta horizontalmente el aire evita que la altitud caiga.

El ala empuja hacia abajo el aire debajo de ella, y el aire resiste brevemente, empujando hacia arriba contra el ala. Un avión inmóvil comenzaría a caer rápidamente porque el aire debajo de él pronto dejaría de resistir y comenzaría a viajar hacia abajo con él o a apartarse del camino. Pero cuando un avión se mueve, recibe un suministro continuo de medio estático . Y todo este aire fresco resiste el intento del ala de caer hacia abajo.

Un efecto similar es utilizado por la quilla o la orza debajo de un velero cuando vira perpendicularmente al viento. La tabla plana tiene el efecto de "agarrar" el agua cuando la atraviesa, evitando que el barco sea empujado a favor del viento (sotavento) en el eje perpendicular al movimiento.

Este efecto está presente incluso cuando el barco o el avión no se está moviendo, pero es mucho más pronunciado cuanto más rápido el avión atraviesa el medio. Así que cuanto más rápido vas, menos área horizontal necesita tu ala. (Considere el área relativa de las alas de un biplano frente a las de un avión jumbo moderno).

¡También puede considerar cómo un planeador puede alcanzar distancias mucho mayores que un cohete, sin gastar energía en absoluto! O cómo una hoja de papel plana cae más lentamente que una hoja de papel enrollada (o arrugada).

Creo que tienes tus intuiciones un poco revueltas.

El motor y las alas no tienen la misma función.

Si necesita hacer un paralelo, las alas tienen la misma función que las ruedas de un automóvil: brindan una forma eficiente de permanecer sobre el suelo empujando hacia abajo en algún medio.

Las ruedas empujan el suelo y no tienen problemas para mantener su automóvil por encima incluso cuando el automóvil está parado.

Las alas, por otro lado, logran producir una presión alta en la parte inferior y una presión baja en la parte superior, esta diferencia de presión se convierte en una fuerza neta que evita que el avión caiga. Desafortunadamente, para mantener esta diferencia de presión, el ala tiene que moverse en el aire (algo menos sólido que el suelo) al menos con una cierta velocidad (velocidad de "pérdida"); debajo de ese flujo de aire ya no es laminar y el avión se convierte en un pisapapeles. Se debe proporcionar energía para mantener la velocidad contra la fricción; ese es el propósito del motor.

Las alas son muy eficientes en su trabajo: un albatros puede volar miles de millas sin mover sus alas (sin "motor") simplemente usando la pequeña diferencia en la velocidad del viento antes y después de las olas oceánicas.

Usar la fuerza bruta para mantenerse en el aire, como lo hacen los colibríes, necesita MUCHA más energía, incluso si usa alas. Es la misma diferencia entre una maleta con o sin ruedas.

Las alas tienen un área de superficie mucho más grande que los motores, por lo que son mejores para evitar que la energía potencial gravitacional de un avión se convierta en energía cinética descendente. Un avión con planeadores en lugar de alas y motores apuntando hacia abajo en ángulo debería ser tan eficiente energéticamente como un avión normal. El planeador podría ser menos práctico porque los motores tendrían que ser más potentes para producir suficiente empuje para levantar el planeador por sí mismos.

Considere los helicópteros, que son simplemente aeronaves cuyas alas se mueven en círculo.

Entonces considere esas plataformas voladoras que consisten en un ventilador apuntando hacia abajo.

La única diferencia real es si las alas son grandes y lentas o pequeñas y rápidas.

La sustentación consiste en el impulso (por segundo) del aire dirigido hacia abajo. El impulso es$mv$. Ese aire tiene energía cinética proporcional a$mv^2$. Puede obtener la misma sustentación con menos energía dirigiendo más masa de aire$m$con menos$v$.

Si quieres ver un avión intermedio entre un ala fija y un helicóptero, cuyos motores basculan, mira el Osprey .

¿Qué tal esta explicación (no tan detallada, pero simple):

La razón es que, si la fuerza de sustentación y la fuerza de gravedad se cancelan exactamente, permanecer en el aire no requiere energía . Básicamente, la energía y la fuerza son cosas diferentes. Un globo de helio puede permanecer en el aire indefinidamente, sin necesidad de energía para hacerlo y sin que el aire le suministre energía. La presión del aire solo proporciona fuerza, que es suficiente.

Sabemos que la sustentación se puede generar usando alas o usando motores. Generar una fuerza ascendente constante utilizando motores requiere un gasto constante de energía. Pero si usa alas, puede generar una fuerte fuerza ascendente por una fracción de ese costo, siempre que no intente convertir esta fuerza ascendente en energía (es decir, no puede escalar gratis con alas, necesita motores) o una corriente ascendente), pero puede mantener una altitud constante sin motores, sin tener en cuenta la resistencia).

¡También puede considerar cómo un planeador puede alcanzar distancias mucho mayores que un cohete, sin gastar energía en absoluto!

Ah, no. Uno gasta energía en la fase de lanzamiento (siendo típico un lanzamiento de aeroremolque o cabrestante) y gana energía en pendiente, ola, sustentación dinámica o térmica y luego la gasta en superar la resistencia. La gestión de la energía es uno de los factores más importantes en el planeo de alto rendimiento y si no eres bueno en eso, ¡no te irá bien en la competencia!

Simplemente 'no tener un motor' no es igual a 'no gastar energía'. No por un camino largo.

Y creo que las tripulaciones de Apolo podrían argumentar que cubrieron distancias bastante mayores de las que cualquier vuelo en planeador podría cubrir.

Hay aviones que inclinan el motor hacia abajo para despegar, esos se llaman VTOL (vertical Take Off and Landing). Suelen ser naves de combate militares.

La razón por la que no se utilizan para la aviación general es múltiple:

En primer lugar, todas las aeronaves reglamentarias deben poder aterrizar de manera segura después de perder un motor; si el motor es lo que proporciona la sustentación, entonces la nave se convierte en un ladrillo que cae ( un helicóptero usa la energía de rotación almacenada en el rotor para aterrizar de manera segura ).

En segundo lugar, necesita una gran relación de empuje a peso (> 1 para incluso despegar) creando un motor tan potente que no es barato, especialmente cuando desea transportar carga.

La sustentación de un ala es proporcional al cuadrado de la velocidad del aire que pasa sobre ella. Si tienes un ala, es muy fácil conseguir mucha sustentación simplemente aumentando tu velocidad. De esta manera, en lugar de usar la fuerza del motor para levantar la aeronave directamente, usa la fuerza del motor para empujarlo en la dirección en la que desea ir lo más rápido posible. Esto significa que llega más rápido, porque se usa más fuerza del motor para empujarlo hacia adelante en lugar de empujarlo hacia arriba (lo que hacen las alas por usted como un subproducto de avanzar rápidamente).

La respuesta aceptada explica cómo las alas pueden ayudar a reducir la energía requerida para volar empujando ligeramente una gran cantidad de aire, en lugar de forzar un poco de aire con fuerza.
La idea de que el empuje requerido puede incluso ser menor que el peso del cuerpo es intrigante, y esto no es posible sin alas. La siguiente discusión intenta explicarlo.

La formula$F_{drag} \propto v^2$tiene la respuesta a la pregunta de qué pueden hacer las alas pero no los motores .

Nos dice que en el aire, la velocidad de un cuerpo puede usarse para generar una fuerza que, a su vez, puede usarse para combatir el peso del cuerpo.

Y dado que la velocidad, un componente del impulso, se conserva, ¡debería ser teóricamente posible tener un cuerpo volador sin necesidad de energía externa!

Entonces, necesitamos un mecanismo para generar resistencia y redirigirla (o al menos parte de ella) en dirección opuesta a la gravedad.
Ambas cosas son hechas por alas. En términos muy simples (sin considerar el principio de Bernoulli y la fricción, etc.), la siguiente imagen muestra aproximadamente lo que hacen las alas.

Entonces, prefiero hacer la pregunta: ¿qué hace un motor que las alas no pueden?

El motor no puede hacer nada de esto de manera significativa , generando resistencia y redirigiéndola. Sí, el motor puede generar empuje, y mucho, tanto que ni siquiera necesitaremos la resistencia del aire para generar sustentación, y eso es lo que hacen los helicópteros. Pero, si tomamos la ayuda de la resistencia del aire, es posible que no necesitemos empuje en absoluto, o al menos ahorraremos mucho en empuje.

Las alas generan resistencia, pero desafortunadamente no pueden redirigir todo verticalmente , algo se deja fuera para actuar horizontalmente, como arrastre, opuesto a la velocidad. Aquí es donde se necesitan motores. Simplemente contrarrestan la resistencia que es menor que el peso del avión.

Entonces, son las alas las que vuelan dada una velocidad inicial, y los motores solo ayudan a las alas a mantener esa velocidad inicial. Las alas siempre caen en dirección horizontal sobre el aire frente a ellas, y debido al ángulo especial de ataque, a pesar de la caída horizontal, parte de la fuerza de resistencia se redirige verticalmente hacia arriba, y eso funciona.

Si bien @Floris respondió casi en su totalidad, quería agregar un aspecto más importante de las alas.

En la tierra, cuando tratamos de generar movimiento en un cuerpo (o incluso para mantener el cuerpo estable), en general, hay dos fuerzas con las que debemos abordar (ignorando la fricción, etc.): la inercia del cuerpo y el peso de el cuerpo.
Es posible encontrar formas de externalizar la parte de lucha contra la gravedad (es decir, equilibrar el peso total o parcialmente) a algo, de modo que podamos dirigir nuestras fuerzas para superar la inercia tanto como sea posible. Las alas representan tal arreglo.

Si llevamos un avión a velocidad cero en el aire y paramos los motores, no tendrá la misma aceleración hacia abajo que tendría si no tuviera alas.

Entonces, las alas luchan contra la gravedad por sí solas (incluso si no reciben ayuda del motor), usando su forma y ángulo de ataque contra algunas propiedades del fluido circundante (aire). Esto es algo que el motor no puede hacer.

Por lo tanto, una buena parte del trabajo realizado por el motor ahora puede ahorrarse la lucha contra la gravedad. Así es como una relación empuje-peso de menos de$1$puede levantar el avión.

Si el aire fuera líquido, el motor no necesitaría absolutamente ningún trabajo para luchar contra la gravedad, y todo su empuje podría usarse para el movimiento hacia adelante.
Por otro lado, si el aire no tuviera propiedades fluidas (como presión, etc.), se requeriría que toda la lucha contra la gravedad viniera del motor (empuje).$\ge$peso). Un avión en el aire está en algún punto intermedio.

Esto es algo así como un plano inclinado donde el avión lucha con la gravedad (es decir, equilibra parte del peso), y por lo tanto, además, se necesita menos fuerza que el peso del cuerpo para soportar el peso del cuerpo.

Esta es una pregunta muy interesante, y no creo que la sustentación aerodinámica sea algo en vano. Vea mi explicación a continuación: -

1. El aire consiste en moléculas de gas que se mueven a velocidades aleatorias entre 0 y aproximadamente el doble de la velocidad del sonido (0 - 2500 km/H) en direcciones aleatorias.

2. Las colisiones y el rebote de estas moléculas con todo lo que las rodea es lo que causa la presión. Pero hay tantas moléculas impactando que parece una fuerza constante.

3. Cualquier superficie a nivel molecular es rugosa, por lo que el ángulo de rebote de las moléculas de aire también es bastante aleatorio.

4. Presión del aire a nivel del mar (debido a estas colisiones) = 10.330 Kg/m2.

5. Área de ala de Boeing 737 = 125m2.

6. Fuerza debida a la presión del aire en la parte superior del ala B737 = 125 x 10,330 Kg = 1,291,250 Kg o 1291 Toneladas.

7. La fuerza de presión en la parte inferior del ala es la misma, por lo que se cancelan.

8. El peso de un B737 ronda las 55 toneladas.

9. Entonces, el truco con la sustentación aerodinámica es reducir los impactos moleculares del aire en la superficie superior y/o aumentar los impactos moleculares del aire en la superficie inferior.

10. Imagine un ala con un ángulo de 15 grados hacia arriba y moviéndose de izquierda a derecha a través del aire que no tiene viento (es decir, la velocidad promedio de todas las moléculas de aire es cero). Debido a que la superficie inferior viaja más rápido de izquierda a derecha que la velocidad promedio del aire y se mueve hacia el aire, acumula más colisiones. La superficie superior se aleja de la velocidad media del aire y recoge menos colisiones. (Piense en un automóvil que conduce bajo la lluvia. El parabrisas delantero se moja mucho porque golpea más gotas de lluvia y las ventanas traseras se mojan mucho menos).

11. No necesita una forma aerodinámica para obtener este efecto, pero las superficies aerodinámicas obviamente optimizan el efecto.

12. Debido a que la parte inferior del ala recibe más colisiones de moléculas de aire que la parte superior, experimenta una presión más alta, pero solo porque recibe más colisiones. No se trata de un empuje vectorial del motor.

13. Dado que la presión en la parte superior e inferior del ala B737 es de alrededor de 1291 toneladas en cada superficie, solo se requiere un ligero desequilibrio en la presión para levantar el avión, es decir, 1318,5 por debajo y 1263,5 por encima.

14. Entonces, ¿de dónde viene la energía de elevación? Los motores mueven la aeronave y permiten que el ala cree el desequilibrio de presión, pero la fuerza que levanta la aeronave proviene de los impactos con las moléculas de aire que golpean el ala en ángulos aleatorios y a velocidades entre 0 y 2500 kmH (+- la velocidad de la aeronave por supuesto).

15. Y sabemos que la energía de sustentación no vino de los motores porque los motores B737 no generan suficiente energía para levantar directamente la aeronave (es decir, si apunta directamente hacia abajo).

16. Entonces, parece que los aviones (y las aves) en realidad extraen energía de la energía cinética aleatoria en las moléculas de aire y la convierten en sustentación. Y hacen esto simplemente moviendo la forma correcta del ala a través del aire, desequilibrando efectivamente los impactos aleatorios de las moléculas.

17. Dado que la energía no se puede crear de la nada, el aire debe enfriarse ligeramente detrás de la aeronave (aunque es muy difícil de medir) para tener en cuenta la energía transferida a la sustentación. Mi modelo de computadora simple sugiere que esto es realmente lo que sucede.

18. Por supuesto, algunas personas argumentarán que esto debe estar mal porque infringe la segunda ley de la termodinámica, ¡pero creo que la sustentación aerodinámica probablemente infringe esa ley!

De todos modos, ¡esa es mi teoría!

Entonces, el primer párrafo de la pregunta básicamente pregunta: "¿De dónde proviene la energía de elevación adicional?". Mi explicación es que proviene de la conversión de la energía cinética aleatoria en las moléculas de aire en un empuje vectorial (ascensor) por la acción del ala que se mueve a través del aire en un ángulo.

El ala no es 'más eficiente' que el motor. Es una máquina de conversión de energía separada que funciona con el motor.

Esta es una idea controvertida porque la segunda ley de la termodinámica sugiere que no podemos usar la energía cinética aleatoria en el aire excepto mediante procesos que transfieren la energía de los cuerpos calientes a los fríos.

En el caso del B737, obtiene 17 unidades de energía de sustentación por cada unidad de energía del motor a altura de crucero (es decir, su relación sustentación/resistencia es de 17:1). ¿De dónde más viene esta energía?

Notas: La velocidad de las moléculas de aire tiene un promedio de alrededor de la velocidad del sonido, que es de 1250 km/h. No existe una velocidad máxima para una molécula de aire, pero no muchas superarán los 2500 si se mantiene el promedio ( https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound ).

Presión del aire ( https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_pression ) 14,696 psi = 10332,299613018 kgf/m2.