Mientras el aire se desvía hacia abajo...
...el papel se levanta,...
...según la tercera ley de Newton.
El principio de Bernoulli solo...
...no puede mantener un avión en el aire.
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Mientras el aire se desvía hacia abajo...
...el papel se levanta,...
...según la tercera ley de Newton.
El principio de Bernoulli solo...
...no puede mantener un avión en el aire.
Volando con Bernoulli y Newton
La mayoría de los libros didácticos hacen referencia a la ley que lleva el nombre de Bernoulli para explicar por qué vuelan los aviones. Aunque el fenómeno que descubrió juega un papel importante, la física de volar es mucho más compleja. Este experimento demuestra, con tan solo una hoja de papel, que los descubrimientos de Bernoulli pueden conciliarse con las leyes de Newton. Nos dará una idea un poco más completa de las fuerzas que mantienen un Jumbo en el aire.
Volar no desafía la tercera ley de Newton: para poder levantar el ala, el aire es empujado hacia abajo.
Sujeta una hoja (de tamaño A5 más o menos) en el labio inferior y sopla horizontalmente sobre ella para que se levante. Luego, mójate el dorso de la mano y ponla debajo del papel, de forma horizontal. Sopla de nuevo sobre la hoja. Repítelo sin el papel, solo suéltalo al piso para no cambiar tu postura.
1. ¿Qué sientes en el dorso de la mano cuando el papel se levanta? ¿Qué significa eso?
2. ¿Por qué el papel se levanta si soplas sobre él?
(si es necesario)
Según Bernoulli, la corriente de aire rápida que se produce sobre el ala genera una baja de presión que hace levantar el papel. ¿Es verdad?
› Sí, como puede observarse cuando sujetas un papel vertical y soplas horizontalmente en cualquiera de sus lados: se balancea hacia el lado que soplas.
¿Y qué es esa sensación fría sobre tu mano?
› Es el viento, el aire soplado es desviado hacia abajo en dirección a la mano.
¿Por qué no lo sientes cuando sacas el papel?
› Es el contorno del papel que sujetas lo que desvía el aire hacia abajo.
La tercera ley de Newton dice que «a cada acción siempre se opone una reacción igual pero de sentido contrario». ¿Cuál es la acción y la reacción cuando se levanta el papel, es decir, la fuerza hacia arriba?
› El aire desviado hacia abajo puede ser la acción; y la hoja levantada, la reacción.
Como dice la ley de Bernoulli, la corriente de aire soplado sobre el papel produce una baja de presión del aire encima del papel con relación al aire quieto que está debajo. Esta diferencia de presión da como resultado una fuerza de sustentación sobre el papel. Sin embargo, esta visión es parcial: el contorno de la hoja también desvía la corriente de aire hacia abajo y puede sentirse como una brisa fría en el dorso de la mano. Según la tercera ley de Newton, a esta acción (el aire empujado hacia abajo) le corresponde una reacción (en este caso el movimiento hacia arriba del papel).
La sustentación que mantiene un avión en el aire es un fenómeno físico complejo en el que el principio de Bernoulli solo tiene un papel secundario, ya que los requisitos previos —específicamente la corriente laminar y el medio no compresible— no se cumplen en el ala de un avión. Al contrario de lo que dicen muchos libros didácticos, el aire que fluye encima y debajo del ala NO tarda lo mismo en llegar a la punta del ala, sino que la corriente superior llega bastante antes. Este es uno de los efectos que empuja el aire hacia abajo en la punta del ala y, según la tercera ley de Newton, levanta el avión.
En fotos de un helicóptero justo antes de despegar o de aterrizar, se ve claramente que el aire debe ser empujado hacia abajo para levantar una aeronave.