Fuerzas g en un looping
Cuando tomamos una curva cerrada en nuestro coche sentimos la acción de la fuerza que nos despide en sentido contrario. La fuerza que nos mantiene en la curva es la fuerza centrípeta (que se dirige al centro de la curva). La fuerza centrípeta tiene una magnitud que es directamente proporcional a la masa y al cuadrado de su velocidad e inversamente proporcional al radio de la curva según la fórmula:
Como la fuerza centrípeta es proporcional al cuadrado de la velocidad, esto quier decir que cuando doblamos la velocidad necesitaremos cuatro veces más fuerza centrípeta para mantener el movimiento en una curva. La fuerza centrípeta en los vehículos la tiene que proporcionar la fricción de las ruedas con el pavimento a lo largo de la trayectoria curva. Si esta fricción es insuficiente un incremento de la velocidad nos puede llevar a que el coche derrape inesperadamente y que nos "esnafremos"...
En este caso, la fuerza mv2/r es relativamente pequeña y si nos salimos de la carretera podemos perder la vida al estrellarnos. Sin embargo, si el movimiento sobre la curva es muy veloz, las fuerzas centrífugas puede alcanzar grandes magnitudes y pueden hacerse incluso peligrosas para la vida aún sin estrellarnos con nada. Esto es lo que puede ocurrir cuando se pilota un caza. Los pilotos suelen verse envueltos en maniobras con grandes valores de mv2/r, cuando el avión efectúa un looping por ejemplo. Cuando el avión describe una circunferencia, actúa sobre el piloto una fuerza centrífuga que le aprisiona contra el asiento. Estamos hablando de g's positivas.
Cuanto menor sea la circunferencia del looping, tanto mayor será la fuerza que aprisiona al piloto. Si esta gravedad es muy grande, el hombre se puede "destrozar" literalmente ya que los tejidos de un organismo vivo poseen una resistencia limitada y no pueden aguantar cualquier cantidad de peso.
Cuanto menor sea la circunferencia del looping, tanto mayor será la fuerza que aprisiona al piloto. Si esta gravedad es muy grande, el hombre se puede "destrozar" literalmente ya que los tejidos de un organismo vivo poseen una resistencia limitada y no pueden aguantar cualquier cantidad de peso.
¿Cuánto puede "aumentar el peso" de un hombre sin peligro para la vida? Eso depende de la duración de la carga y de la preparación y forma física del piloto. Si la duración es de una fracción de segundo, el hombre es capaz de aguantar cargas que sean ocho y diez veces mayores que su peso, o sea, sobrecargas de 7 a 9 g's (en una eyección incluso más). El piloto, durante diez segundos, puede aguantar sobrecargas de 4 a 6 g's según sea su forma física y su entrenamiento.
Por curiosidad, vamos a calcular por gusto el radio del looping que puede describir un avión a varias velocidades, sin peligro para el piloto suponiendo una carga de 4 g's.
Tenemos entonces que para una aceleración igual a v2/r = 4g, el radio será r= v2/4g. Si la velocidad de nuestro avión de pistones acrobático es de 360 km/h = 100 m/s, entonces el radio del looping es de 250 m; si la velocidad fuera 4 veces mayor, o sea, si es de 1.440 km/h como la de un caza de altas prestaciones, entonces el radio del looping tiene que ser incrementado 16 veces para mantener esas 4 g's. Estamos hablando de un looping de nada menos que 4 km de radio. Ahora debe de quedar claro el porqué se utilizan aviones de pistones (lentos pero muy potentes) para hacer acrobacia ;)
En fin, las g's son muy malas ...que se lo digan a Steve:
Post relacionado: De libélulas, Stukas y trajes anti-g
¡Hola! ¿Podrías decir qué ejercicios realiza un piloto de caza para soportar hasta 9g, o más? Gracias
ResponderEliminarPues verás, la tolerancia a las g's varía mucho entre personas. No solo es la forma física. Una de las cosas más importantes por ejemplo es la distancia del corazón al cerebro. Mucha gente lo desconoce, pero para aguantar bien las g's es preferible (estar entrenado, por supuesto) y ser bajito. Ser un piloto alto ayuda a ligar, pero no va nada bien para ser piloto de caza ;)
EliminarLa maniobra para intentar aguantar las g's se llama técnicamente AGSM que son las siglas de Anti-G Straining Maneuver o Maniobra de esfuerzo anti-G en español. Esta maniobra se desarrolló hace muchos años. Ya a finales de la IGM se empezó a estudiar el tema. Gracias a los alemanes y los informes de los pilotos de los Stukas en la IIGM, se perfeccionó la maniobra. Con ella se pueden aguantar unas 3 g's por encima de lo que se aguanta sin ella.
En poca palabras, este ejercicio se compone de una serie de 3 o 4 ciclos de respiraciones/exhalaciones rápidas ( de menos de 1 segundo). A esto hay que añadirle una serie de compresiones musculares (técnicamente contracciones isométricas) de los muslos y el abdomen. Lo que este ejercicio trata de hacer es incrementar la presión de la sangre en la aorta, haciendo que el oxígeno en sangre entre por profusión en el cerebro. La compresión muscular hace que la sangre se vaya hacia la parte alta del cuerpo y la cabeza, que es donde más la necesitamos para no perder la consciencia. Hay muchos vídeos ilustrativos y mucha literatura en Internet sobre este tema.
Un cordial saludo
Manolo
Una cosa más para estar bien preparado para las g's:
Eliminar1.- no fumar
2.- entrenamiento físico anaeróbico diario de alto rendimiento
3.- dieta equilibrada rica en glucógenos
4.- tomar suplementos vitamínicos (algunos expertos recomiendan la ingesta de creatina)
5 utilizar el equipo anti-g adedcuado
Gracias por tan extensa aclaración.
ResponderEliminarUn saludo
Pedro Miguel
Tengo entendido que, al final, casi todos los pilotos de caza terminan desarrollando, debido a las AGSM, ciertas "molestias" allí donde la espalda pierde su buen nombre, tanto esfuerzo tiene su precio. ;-) ... ¿o es una leyenda aeronáutica?.
ResponderEliminarJajaja hay de todo. Pero está permitido. Lo que si suele dejar secuelas es una eyección en un asiento lanzable. Mi tio tuvo que eyectarse en una ocasión y a resultas del salto tuvo que estar yendo al hospital una larga temporada para estar colgando del cuello un ratito cada semana. Si no estás bien colocado en el salto te haces papilla la columna. Pero como todo, depende mucho de la persona y las condiciones fīsicas, edad, etc.
Eliminar¿En que cazas se soportan más fuerzas g?, imagino que habrá mucha diferencia entre unos tipos de ala y otros, tengo entendido que un F-18 no puede pasar de 10 y un rafalle se acerca a 20 ¿Es cierto?
ResponderEliminarHola querido lector, pues verás, depende de muchos factores. En un F-18 en cuanto le pones un tanque de combustible en los pilones, el FCC (ordenador de control de vuelo) impide automáticamente que se sobrepasen los 7,8 aunque en la palanca hay un dispositivo (una pequeña palanca) que se puede apretar mientras se hace la maniobra y permite sobrepasar el límite en un tanto por ciento.
EliminarEn limpio el F-18 permite llegar a 9 e incluso algo más, pero hoy en día raramente se necesita llegar a esos límites. Es cierto que el Rafale soporta más g's, pero al igual que en el F-18, en cuanto lo cargas con bombas o taques externos ya lo limitas y en las tácticas de hoy en día muy raramente se llega a los límites. Tengo una entrada que habla precisamente de lo que resiste un piloto, puedes encontrarla al final de, artículo o si pones en la lupa de la parte superior las palabras libélula y fuerzas g. Ahí hablo de los límites físicos del piloto, que al final es lo que realmente limita al avión.
Un cordial saludo
Manolo