¿Por qué vuelan los aviones?

Hace unos 15 días me tocó viajar a Valencia por motivos laborales. Hacía ya tiempo que no montaba en avión. La verdad es que, a pesar de los emocionantes aterrizajes que solemos tener en Bilbao, no soy de los que le tiene miedo a volar sino más bien de los que, bien en el despegue o bien en el aterrizaje, se quedan absortos contemplando los paisajes y sobre todo admirando la capacidad del hombre para rozar lo imposible. Y es que lograr que un coche se autopropulse por la tierra pudo ser difícil, pero ¿conseguir que un aparato del tamaño de un avión sea capaz de volar? ¿que alcance los 9.000 o 10.000 metros de altura y los 800 o 900 km/h? No sé vosotros, pero yo lo pienso y todavía me parece increíble. Y cuando pienso en las leyes físicas que lo hacen posible, creo que todavía me parece más apasionante.

Para resumir podríamos decir que los aviones -con el fin de volar- se basan fundamentalmente en dos teorías: por un lado en el efecto Venturi y por otro, y de forma más importante, en la 3ª Ley de Newton, también conocida como "Ley de acción y reacción".

El efecto Venturi -basado en el principio de Bernoulli- consiste en que cuando un fluido aumenta su velocidad, disminuye su presión. Para aprovecharlo, las alas de los aviones están diseñadas de tal forma que la parte superior del ala es más curva que la parte inferior, haciendo así que la distancia a recorrer por el aire sea mayor en la zona superior y que por tanto este aire se vea obligado a aumentar su velocidad. Esto hace, debido al efecto Venturi, que la presión disminuya por encima del ala (a mayor velocidad, menor presión). En definitiva, se consigue que la parte inferior del ala tenga una mayor presión que la parte superior y esto ejerce un empuje hacia arriba que ayuda al avión a mantenerse en el aire.

Sin embargo, la fuerza ejercida por el efecto Venturi no es suficiente por si misma para conseguir la sustentación del avión en el aire, sino que ésta se debe en mayor medida a la citada 3ª Ley de Newton -Ley de acción y reacción- que establece que ante una determinada fuerza o acción producida sobre un objeto, éste genera a su vez una reacción de igual intensidad pero en sentido contrario (es decir, si somos tan cafres de darle un puñetazo a una pared, dicha pared ejercerá sobre nuestro puño una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario). 

¿Y cómo se emplea esta teoría en los aviones? Pues de nuevo gracias a la forma y la posición de las alas. Estas se diseñan de tal forma que el aire que pase por ellas sea propulsado hacia abajo, generando así sobre dicho aire una fuerza de acción en sentido descendente que, debido a la citada ley de Newton, da lugar a una fuerza de reacción sobre el ala en sentido ascendente. Por supuesto, y al igual que antes con Bernoulli, a mayor rapidez se consigue una mayor fuerza, y por ello los aviones necesitan alcanzar una altísima velocidad primero para despegar y posteriormente para mantenerse en el aire.

Un ejemplo habitual de este efecto lo habréis experimentado muchos al viajar en coche y sacar la mano por la ventanilla. En ese caso, si en vez de ponerla de perfil, inclinamos un poco la mano enfrentándola al viento, estaremos desplazando el aire hacia abajo y notaremos una fuerza ascendente que tiende a levantar nuestra mano.

Esta 3ª Ley de Newton se ve además ayudada por el denominado efecto Coanda que es un fenómeno físico por el cual un fluido tiende a adherirse y seguir la trayectoria de un objeto con el que incide. En el caso de los aviones, el aire (fluido) tiende a pegarse al ala del avión (objeto con el que incide) y a seguir la trayectoria de esta (es decir, seguir un sentido descendente). Podéis ver un ejemplo práctico en la foto, donde una corriente de agua incide en una cuchara, o bien en el siguiente vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=Yu1zeeO9JAI

Así que ya sabéis, resumiendo, la respuesta a la pregunta del título de la entrada es:

Efecto Venturi + 3ª Ley de Newton + Efecto Coanda