STEM toma vuelo: ciencia y aviones
Si alguna vez has pensado en aviones enormes y pesados que despegan del suelo y vuelan por el cielo, has estado reflexionando sobre la ciencia detrás del vuelo. Puede parecer imposible que algo tan pesado como un avión se despegue del suelo y vuele, pero esto sucede gracias a varias fuerzas diferentes que trabajan para hacer posible el vuelo. Las fuerzas que trabajan juntas para permitir que los aviones vuelen incluyen sustentación, empuje, resistencia y peso.
Fuerzas de aviones
Sir Isaac Newton descubrió las leyes del movimiento que ayudan a las personas a comprender cómo es posible volar. La primera ley de Newton trata sobre la inercia, o cómo los objetos se mueven o no. Esta ley establece que un objeto permanecerá inmóvil o seguirá moviéndose en línea recta a menos que otra fuerza cambie su rumbo. La segunda ley de Newton trata sobre cómo cambiará la velocidad a la que se mueve un objeto si se aplica una fuerza externa. La tercera ley de Newton establece que toda fuerza tiene una fuerza igual con una reacción opuesta. La tercera ley de Newton se aplica a las fuerzas de sustentación y empuje, que son responsables del movimiento de los aviones. Las aeronaves deben tener sustentación y empuje para moverse hacia arriba y hacia adelante desde el suelo. El motor de un avión es responsable de la potencia del empuje. La fuerza de arrastre se produce cuando el aire se resiste al avance del avión. Las fuerzas de elevación y peso actúan una contra la otra. La sustentación proviene principalmente de las alas y tiene que ser mayor que el peso del avión para despegarlo del suelo.
Principio de Bernoulli
Daniel Bernoulli fue un científico del siglo XVIII y estudió cómo se mueven los fluidos. El aire es técnicamente un fluido porque puede adoptar diferentes formas y fluye, por lo que el principio de Bernoulli también se aplica a la forma en que se mueve el aire. El principio de Bernoulli establece que cuando un flujo de fluido se mueve horizontalmente, los puntos con mayor velocidad del fluido tienen menos presión que los puntos con menor velocidad del fluido. Las alas de los aviones tienen forma para hacer que el aire pase por encima y por debajo de ellas a diferentes velocidades. El aire que se mueve sobre la parte superior de las alas de los aviones es más rápido, lo que disminuye la presión del aire. El aire debajo de las alas se mueve en línea recta, por lo que la velocidad y la presión se mantienen relativamente constantes. La presión alta se mueve continuamente hacia la presión baja, por lo que el aire debajo de las alas empuja hacia arriba para crear sustentación.
Ingeniería de Aeronaves
Los aviones tienen muchas partes diferentes que trabajan juntas para permitir el vuelo. Los motores de los aviones mueven el avión hacia adelante, dándole empuje. A medida que el avión avanza, el aire se mueve rápidamente sobre las alas, creando sustentación. Mientras esta sustentación sea más fuerte que el peso del avión, el avión se elevará y se elevará del suelo, y permanecerá en el aire. Para pilotar un avión, un piloto dirige el avión inclinándolo hacia un lado o hacia el otro. Inclinar el avión implica sumergir un ala por debajo del nivel de la otra, lo que hace que el avión gire hacia una curva. Tomar una curva provoca menos sustentación, lo que resultará en una pérdida de altitud. Pero el piloto puede solucionar este problema ajustando piezas llamadas elevadores que se encuentran en la parte trasera del avión.
Experimentos y juegos
Aunque las leyes científicas del movimiento y el vuelo pueden parecer complicadas, pueden ser lecciones divertidas de aprender. Intente realizar experimentos para ver cómo funcionan las leyes del movimiento. Un experimento sencillo consiste en hacer rebotar dos pelotas de diferentes tamaños juntas. Colocar la bola más pequeña encima de la bola más grande hará que la energía se transfiera de la bola más grande a la más pequeña. También puedes jugar para tener una mejor idea de cómo ocurre el vuelo.