[culomojao]

He encontrado un artículo muy interesante sobre el tema de la sustentación. Todavía no lo he revisado en profunidad, pero a partir de la página 41 hay información "en cristiano" donde explica teorías falsas:

http://www.curiedigital.net/curiedig...MiguelSuay.pdf

Teorías incorrectas sobre la generación de la sustentación

Al intentar “popularizar la teoría” han surgido explicaciones conceptualmente falsas que suelen aparecen en algunos libros de texto o de divulgación más a menudo de lo que sería deseable, veamos las más corrientes:

1) Principio del recorrido del perfil en el mismo tiempo equivalente.
Es sin lugar a dudas el más popular, para explicar diferencia de velocidades que llena el aire por encima y por debajo de un perfil, se razona de la siguiente manera: “las partículas del fluido que llagan al borde de ataque deben salir a la vez por el borde de fuga, pero como el camino a recorrer es más largo por la parte superior, la velocidad debe ser mayor que por la parte inferior”. Esta explicación es falsa, ya que las partículas no tienen porque llagar a la vez al borde de salida, de hecho, no lo hacen como muestra en la Fig. 45. Si no existe sustentación (Fig. 45 izquierda), las partículas de fluido que han entrado teñidas de rojo poseen la misma velocidad por encima y por debajo del perfil, en cambio si existe sustentación no llegan a la vez (Fig. 45 derecha).

2) Teoría del Venturi.
Con esta explicación se pretende explicar la diferencia de velocidades por medio del llamado “Efecto Venturi”66. La presencia del perfil y su forma hace que se produzca un estrechamiento entre el fluido sin perturbar y la superficie superior del ala. Si el fluido se considera incompresible la ecuación de continuidad67 establece que al pasar el aire de una sección mayor a otra menor su velocidad debe aumentar, esta es la razón por la que existe una mayor velocidad en la parte superior del perfil. Esta teoría es falsa, ya que en realidad no se forma tal estrechamiento.

3) Teoría de impacto.
A pesar de los años se sigue usando la teoría de impacto para explicar la sustentación de un perfil, tal como se muestra en la Fig. 47. Es falso que el aire al chocar contra el perfil se comporte como si disparásemos perdigones y se produzca un intercambio de cantidad de movimiento con el perfil.

Luego, al final, hace un resumen explicando cual sería la teoría correcta. Parece que gana Bernoulli:

¿Como podíamos introducir conceptualmente lo que pasa en un perfil aerodinámico, de acuerdo con lo que establece la teoría de la circulación? Podríamos iniciar la explicación mostrando como aparece la circulación, que no es un artificio matemático sino que posee una realidad física. La Fig. 48 manifiesta la aparición del torbellino en el borde de salida.

Este torbellino se genera, al poner en movimiento un perfil con cierto ángulo de ataque en el seno del fluido, luego si se ha producido esta rotación en el fluido, ésta debe ser consecuencia de otra rotación en sentido opuesto del resto del fluido, según la ley de conservación del momento de la cantidad de movimiento. Esta rotación corresponde a la circulación alrededor de la sección del ala. Por lo tanto es la peculiar geometría del perfil es la que genera la circulación.

La circulación hace que se genere una velocidad mayor sobre la superficie superior, así como una velocidad menor en la superficie inferior, ya que se suma con su signo a la velocidad libre del fluido (Fig. 49). Si aplicamos el teorema de Bernoulli, que es una manifestación del principio de conservación de la energía, se crea una diferencia de presiones entre ambas caras del perfil que da como resultado la sustentación (L). Hay que destacar que para entender esta explicación hay introducir antes una serie de conceptos, algunos de ellos no muy triviales, como son: la hipótesis de que el fluido es un medio continuo, la definición de presión estática y dinámica, el teorema de Bernoulli, los principios de conservación de la energía y del momento de la cantidad de movimiento y por supuesto las leyes de Newton.

Dada la cantidad de conceptos físicos implicados hay autores que prefieren partir de la tercera ley de Newton y explicar la sustentación como la reacción generada al producirse una variación en la dirección del fluido al encontrarse con el obstáculo que es el ala68. Si bien esta explicación es un poco más simple, y conceptualmente más débil, es la preferida por los pilotos, ya que explica de una manera “cualitativa” ciertos fenómenos que ocurren en las alas finitas de los aviones, como puede ser la resistencia inducida o el efecto suelo. El defecto de esta explicación es la ausencia de la circulación como explicación del torbellino de salida.

6.- Conclusiones
• Está claro que entender como vuela un avión no es fácil, no se basa en un principio tan simple como el vuelo de los aeróstatos o globos, esta es la causa de que nadie se plantee un estudio riguroso del tema en los temarios de física general, cosa que si ocurre con los globos.
• Por otra parte el análisis cualitativo de los fenómenos del vuelo (sustentación, velocidad, pérdida, efecto suelo, etc.) que es lo que interesa al piloto, puede ser abordado con ayuda de la explicación de la sustentación como variación de la cantidad de movimiento del fluido. Por lo tanto sobran explicaciones complejas, y no es extraño que aparecieran preconceptos falsos.