En esta serie de artículos se explicará el funcionamiento básico de una avión y los fundamentos por los que es capaz de volar. Empezaremos introduciendo de forma muy simple, una serie de conceptos físicos como la presión atmosférica y la temperatura y densidad del aire, y algunos principios aerodinámicos. Finalmente se detallarán las fuerzas que actúan durante el vuelo y la estructura de un avión. Empecemos.
Presión atmosférica
La presión se define como cantidad de fuerza aplicada sobre unidad de superficie. Es decir, cuánta fuerza estamos ejerciendo sobre una superficie determinada:
De esta forma, si aplicamos la misma fuerza sobre dos superficies diferentes, ejerceremos mayor presión en la superficie más pequeña.
La presión atmosférica es la fuerza que ejerce la atmósfera (envoltura gaseosa que rodea al planeta compuesta por nitrógeno, oxígeno y otros gases), sobre una superficie. ¿Por qué ejerce fuerza la atmósfera? Debido al peso del aire. ¿Sobre qué superficie medimos esta fuerza?. De forma estándar definimos una columna imaginaria de base dicha unidad. Así, la altura de la columna imaginaria y por tanto el peso del aire que contiene, dependerá de la altura a la que nos encontremos. No es lo mismo medir la presión atmosférica a nivel del mar, que en la cima del Everest, ya que la cantidad de aire encerrada en nuestra columna imaginaria es mayor en el primer caso. De esta forma se concluye que a mayor altura, menor presión atmosférica.
Debido a esta propiedad, y a la menor densidad del aire como veremos más adelante, cuando volamos en una avión por encima de una altitud determinada, necesitamos un sistema de presurazación en la cabina de pasajeros.
Las unidades que se utilizan generalmente en el mundo aeronáutico son milibares o pulgadas de mercurio.
Temperatura del aire
Independientemente de la latitud (distancia angular entre el ecuador y un punto determinado del plante) en la que nos encontremos, a mayor altura la temperatura del aire será menor. Esto es debido a que los rayos que atraviesan la atmósfera procedentes del sol, no calientan de forma significativa su temperatura. No obstante, la Tierra absorve absorbe esta energía incidente y aumenta su temperatura, la cual es cedida de forma gradual a las capas de aire de la atmósfera. Así, cuanto más alejada esté la capa de aire de la superficie terrestre, menos calor recibirá.
Relación entre temperatura y presión
Cuando vemos las noticias del tiempo en la televisión, asociamos de forma automática altas presiones con calor y bajas presiones con frío. La ley de compresión de los gases de Gay-Lussac nos confirma que existe una relación directa entre la presión de un gas y su temperatura.Si encerramos una masa de gas en un recipiente y la calentamos, la presión que ejerce esta masa sobre el recipiente aumentará. De forma análoga, al comprimir un gas aumentamos su temperatura y al descomprimirlo lo enfriamos.
Hasta aquí la primera entrega de esta serie de artículos. En la próxima entrada analizaremos la densidad del aire y relacionaremos todos estos conceptos.