¿Se mueve el avión o se mueve el aire?

Esta pregunta me la han hecho alguna vez y la verdad es que tiene su intríngulis. La respuesta es que depende del marco de referencia que se tome. Para un observador desde el suelo es el avión el que se mueve, pero esto no siempre es así. Existen numeroso vídeos en Youtube donde se pueden ver aviones de diversos tamaños parados o aparentemente parados en el aire.



Físicamente esto es posible. De hecho yo lo he practicado alguna vez en el simulador. No solo es posible quedarse quieto encima de la pista sino volar hacia atrás viendo como la pista se aleja de nosotros. No hay ningún secreto. Depende del viento que pase por encima de nuestras alas. Con mucho viento en contra el avión se levanta como una cometa, tal como se puede ver a continuación. 


Matemáticamente es más sencillo pensar que el avión está quieto y que es el aire el que se mueve a su alrededor. Precisamente esto es lo que hacen los ingenieros aeronáuticos en los túneles de viento. Para un piloto en cambio, es más importante trabajar desde el marco de referencia del propio avión, es decir, percibimos que nos movemos con respecto a la tierra y al aire que nos rodea. De esta manera, trabajando en el marco del aeroplano, se hace más fácil incluir los efectos del viento, cuya velocidad simplemente se suma a la velocidad del aire percibido por el aeroplano (en realidad por su sistema pitot-estática).

Desde la época de los hermanos Wright se han utilizado los túneles de viento para estudiar el comportamiento de las alas. Gracias a ellos se puede calcular la cantidad de sustentación que generan estas según las diferentes características de los perfiles que se han ido probando. Observando el comportamiento de estos perfiles se ha llegado a la conclusión de que las alas de los aviones generan una sustentación proporcional a la densidad del aire, la velocidad al cuadrado y un factor que depende del tipo de perfil utilizado.
Siendo "S" la sustentación, "beta" el factor del perfil "rho" la densidad y "v" la velocidad del aire. S es una magnitud de fuerza y se puede medir en Newtons. V puede estar medida en metros/seg y la densidad del aire en kg/m cúbico (aproximadamente 1,225 kg/metro3 al nivel del mar).

El factor beta depende del perfil del ala, cada ala es diferente y tiene un diseño específico para un propósito diferente según la misión primaria del avión. La longitud del ala y su anchura también influyen mucho: un ala más larga obviamente tiene mayor sustentación. La contrapartida de la sustentación es la resistencia al avance o simplemente resistencia a secas. Los aviones normalmente vuelan con un cierto "ángulo de ataque". Este ángulo (que es el responsable de que un ala simétrica genere sustentación) hace que se pueda tener más sustentación hasta un cierto límite. Más allá de este límite el ala entra en pérdida. El ángulo de ataque varía la relación sustentación/resistencia, extiendo un ángulo óptimo donde la sustentación es la mayor posible para una resistencia dada. Esto es lo que se conoce en ingles como "best L/D" o  "best Lift to Drag ratio". Para un piloto es un valor muy importante y se suele representar con un punto verde o "Green Dot" en las indicaciones de velocidad de las pantallas.

Con todo esto en mente podríamos ahora plantearnos otra pregunta interesante: ¿podría un avión despegar si el suelo se moviera en sentido contrario al avance con la misma velocidad? Es decir, ¿se podría despegar sobre una pista que fuera como una especie de alfombra o cinta transportadora de la cual tiramos a medida que avanzamos? En ese caso el avión estaría quieto con respecto aun observador fuera de esa "alfombra", ¿no? Esto ya lo han intentado comprobar los cazadores de mitos... ver vídeo.


Cualquier persona que entienda bien el por qué y como vuelo un avión, como Mr. Bean, no habrá tenido problema en entender que en realidad el avión avanza igual por la cinta :) 



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Una pequeña ayuda si no acabas de entenderlo: el secreto está en las ruedas
Los aviones, a diferencia de los coches, no utilizan las ruedas como elemento motriz. Simplemente giran libres. 



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