¿Requeriría un avión más ligero la misma cantidad de potencia que uno más pesado para volar a la misma velocidad?

me surgio una pregunta:

Si la aeronave A es idéntica a la aeronave B, excepto que la aeronave B pesa 200 kg más. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas?

La respuesta que seleccioné fue incorrecta:

El avión A necesitaría menos potencia para volar a la misma velocidad que el avión B

Me imaginé que con menos peso, un ángulo de ataque reducido daría como resultado menos resistencia y, por lo tanto, menos potencia. ¿Alguien podría "aligerarme" con esto?

Gracias por los comentarios, puede que solo haya sido un error tipográfico.
Las 4 opciones múltiples donde:
1) La aeronave A necesitaría menos potencia para volar a la misma velocidad que la aeronave B
2) La aeronave A necesitaría la misma potencia para volar a la misma velocidad misma velocidad que la aeronave B
3) La aeronave B tendría un desempeño de ascenso más pobre
4) La aeronave B requeriría una pista más larga para aterrizar

Su respuesta es verdadera siempre que ambas aeronaves vuelen a la velocidad de arrastre mínima o por encima de ella a la velocidad en cuestión.
Parece que su elección fue correcta, y hay un error tipográfico en el examen, pero por lo general las preguntas de conjetura múltiple (er... elección) incluyen al menos 4 opciones. Si puede, edite su publicación para enumerar todas las opciones. Siempre están estructurados de manera que hay uno correcto y otro casi correcto, mientras que el resto obviamente están equivocados. Están diseñados para forzarlo a pensar detenidamente en la pregunta para elegir la correcta sobre la casi correcta, y si no puede porque no conoce el material lo suficientemente bien, es probable que elija la incorrecta.
Creo que esto es probablemente un error en la prueba. A cualquier velocidad, ya sea por encima o por debajo de la velocidad mínima de arrastre, cuanto mayor sea el peso bruto a esa misma velocidad, mayor será el AOA y, por lo tanto, el arrastre inducido. El arrastre de forma, dado que los aviones tienen una forma idéntica, sería idéntico, excepto por una diferencia muy pequeña porque la presentación frontal podría ser muy diferente debido al AOA más alto. ¿Cuál fue la respuesta "correcta"? ¿Cuáles eran las otras opciones?
No estoy seguro de qué se incluye todo en "idéntico", pero tendría que incluir el cg para comparar correctamente los dos. Si son completamente idénticos, incluido cg, el avión más pesado necesitará más potencia y quemará más combustible. Sin embargo, si la aeronave más liviana tiene su cg contra el límite delantero y la aeronave más pesada tiene el cg contra el límite trasero, la aeronave más liviana podría quemar más combustible si la aeronave es de lo que generalmente consideramos como el tipo común, es decir, la cola proporciona una fuerza hacia abajo para equilibrar la sustentación del ala.
La pregunta es: "¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas?" Nota: las declaraciones son, no la declaración es. ¿Es posible que hubiera otra declaración verdadera en la lista y que lo marcaran como incorrecto porque no seleccionó las dos declaraciones verdaderas?
@CptReynolds: No, incluso por debajo de la velocidad de arrastre mínima, el avión más ligero necesita menos potencia.
@PeterKämpf Creo que tienes razón y no debo haber estado muy despierto al publicar.

Respuestas (2)

Tienes razón. El avión más pesado necesita más potencia. Con una excepcion.

La potencia necesaria para mantener un avión en el aire es el producto de la velocidad de vuelo y la resistencia. Al volar a la misma velocidad, la resistencia aerodinámica de ambos aviones es crucial para responder a la pregunta. Dado que ambos comparten la misma geometría, es seguro asumir que ambos tienen aproximadamente la misma fricción y resistencia parásita. Pero el avión más pesado necesita volar a un coeficiente de sustentación más alto para transportar su masa más alta, por lo que creará más resistencia inducida .

La única excepción es cuando ambos aviones tienen un perfil aerodinámico muy laminar con un balde de arrastre pronunciado . Si la velocidad de vuelo se elige de modo que la aeronave más pesada aún vuele dentro de este cubo de arrastre, pero la aeronave más ligera volará con un coeficiente de sustentación por debajo del límite inferior de ese cubo de arrastre, la diferencia en el arrastre por fricción podría ser mayor que la diferencia en el arrastre inducido. arrastre (que es pequeño a alta velocidad). Pero esa excepción debería aclararse en la pregunta.

Para juzgar completamente la corrección de la prueba, proporcione todas las respuestas. Como sugiere @David K, su error podría haber sido no seleccionar todas las respuestas correctas.

¡Gracias por eso! Sí, aquí están las opciones, y se pueden seleccionar múltiples respuestas... Seleccioné A, C y D... ¡así que puede haber sido un error tipográfico! a) La aeronave A necesitaría menos potencia para volar a la misma velocidad que la aeronave B b) La aeronave A necesitaría la misma potencia para volar a la misma velocidad que la aeronave B c) La aeronave B tendría un rendimiento de ascenso más bajo d) La aeronave B requeriría una pista más larga para aterrizar
@Jesse: estoy de acuerdo con su selección de respuestas.

A velocidad constante, las fuerzas de empuje y arrastre son iguales. Como F=m*a, la relación entre las aceleraciones debidas a estas fuerzas es la misma independientemente de la masa. Por lo tanto, se igualan a la misma velocidad (el arrastre depende de la velocidad); no se necesita más empuje para contrarrestar la desaceleración debida al arrastre.

Tal vez mi cerebro de casi 80 años no esté funcionando correctamente, pero no veo cómo responde esto a la pregunta. Y, si está diciendo, en efecto, que un 747 en crucero a mach 0.86 a 700,000 lbs no quema más combustible (más potencia) que uno a 600,000 lbs a la misma velocidad, puedo asegurarle que es incorrecto.
¿Requeriría un avión más ligero la misma cantidad de potencia que uno más pesado para volar a la misma velocidad?
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