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Para responder esta pregunta es preciso que nos remontemos a Daniel Bernoulli, un físicomatemático suizo (1700-1782) que realizó importantes contribuciones a la hidrodinámica y enunció el principio que lleva su nombre. El principio de Bernoulli establece que la energía de todo sistema debe permanecer constante (presión y velocidad) y una de las formas en que lo demostró es mediante el tubo Venturi (fig. 1).



fig-1

Se trata de un tubo cuyas secciones de entrada y salida son iguales, pero en el centro el diámetro decrece gradualmente para luego recobrar sus dimensiones primitivas. El aire entra en el tubo con una velocidad determinada que es igual a la de salida, pero al pasar por la sección estrecha aumenta su velocidad, lo que causa una disminución de la presión. Esto es fácil de comprobar experimentalmente colocando columnas de mercurio: cuando el líquido asciende es porque la presión decrece. Se cumple el principio de Bernoulli: aumenta la velocidad y decrece la presión. También puede suceder a la inversa, pero la energía total del sistema permanece constante.

Pero ¿qué tiene que ver el atomizador (fig. 2), con el vuelo de un avión? Este artefacto, tan popular en los salones de belleza, también se basa en el principio de Bernoulli. Cuando se aprieta la perilla de goma se produce una corriente de aire que pasa a través de un tubo, que en su parte más estrecha se encuentra conectado a otro perpendicular. Cuando el aire pasa por el estrangulamiento incrementa su velocidad, produciéndose una disminución de la presión. Esta depresión hace subir el líquido por el tubo vertical y al llegar a la garganta la corriente de aire lo expulsa al exterior.
 


              fig-2

En la fig.3a se pueden observar a las líneas de corriente que pasan a través de un tubo Venturi común. Si las paredes del Venturi se separan (fig. 3b) podrá comprobarse que las líneas de flujo que se encuentran cercanas a las paredes siguen el contorno curvo. Si las paredes se separan indefinidamente (fig. 3c) obtendremos en la zona sombreada un cuerpo muy parecido al ala de un avión: una superficie curva superior (extradós en el lenguaje técnico) y otra plana en la inferior (intradós). Cuando un avión se desplaza por el aire la presión que existe sobre la superficie superior del ala es menor que la de la superficie inferior, y esta diferencia de presiones es la que produce una fuerza hacia arriba denominada sustentación.

 


fig-3

Este fenómeno es similar al denominado efecto Magnus en la pelota de golf, como vimos en el capítulo anterior, y que ahora lo podemos experimentar con otro ejemplo. Si a un cilindro de poco peso se lo suspende de sus extremos como muestra la fig. 4 y se lo hace girar, los filetes de aire próximos a su superficie "copian" el movimiento de rotación del cilindro pero en ningún caso el cilindro abandona su posición. Si a la rotación del cilindro se le agrega una corriente de aire en la dirección del giro, el cilindro se levanta ya que se formó una fuerza que actúa perpendicularmente a la corriente. Las diferencias de velocidades sobre y debajo del cilindro produjeron diferencias de presión que se convirtieron en una fuerza de sustentación.


fig-4

Ahora bien, la distribución de las presiones a lo largo del perfil del ala (esta dimensión se denomina cuerda, chord en inglés) no es uniforme porque la sección tampoco es simétrica. Mediante aparatos como los de la fig. 5 se pueden medir las presiones tanto sobre el extradós como del intradós y de esa manera calcular la fuerza de sustentación que producirá el ala. El diseño de las secciones de ala (perfiles en la nomenclatura técnica; airfoil o section en idioma inglés) es uno de los aspectos más complejos de la aerodinámica y merece todo un capítulo aparte. Sólo cabe agregar que en las secciones más primitivas cuyo intradós es plano (fig. 3c) el aire tiene en esa cara una influencia casi nula, de manera que prácticamente toda la sustentación es producida por la depresión generada en el extradós.

fig-5

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