¿Qué es un flap? ¿Y un slat? ¿Y los spoilers?

Cuando estaba en la Universdad en 1º, un día uno le preguntó a la profe de Aeronaves que qué era un flap. Ella ni corta ni perezosa le contestó: "Un dispositivo hipersustentador". ¡Claro! ¡Imaginaros! Tú, un pequeño aventurado de la vida, probablemente el primero de tu promoción en el cole, acababas de entrar en la Escuela de Aeronáuticos, con un subidón increíble, las hormonas por las nubes, con ganas de comerte el mundo, y van, y te dicen que vas a estudiar "dispositivos hipersustentadores"!!! El chaval no cabía más en su gozo. Gozo, que por lo general desaparecía con los primeros parciales de Noviembre, jajaja

Pero la profe, como siempre, estaba en lo correcto, los flaps son unos dispositivos hipersustentadores. ¿Y qué significa eso? Pues significa que son cosas que aumentan la sustentación. Veamos cómo es un flap:


Como veis, simplemente es que la parte trasera (en el borde de salida) del ala se deflecta y se retrasa (en el caso de los Fowler) para aumentar la sustentación. Esto se consigue al aumentar la cuerda y/o curvatura del perfil y/o superficie alar y/o controlando la capa límite. Todos los "y/o" anteriores dependen por supuesto del tipo del flap que estemos usando...

¿Y para qué se quiere aumentar la sustentación? Sencillamente, para poder volar más lentos. Si recordáis, la sustentación de un avión depende muchísimo de la velocidad a la que vuele. Y puede ocurrir que en maniobras a baja velocidad, en un aterrizaje p.ej., el avión al ir tan lento, no tenga la suficiente sustentación como para sostenerse en el aire y éste entre en pérdida.


¿Y los slats? Pues más de lo mismo, unicamente que están en el borde de ataque del ala. De hecho están tan intimamente ligados que en los aviones modernos no dispones de una palanca para flaps y otra para slats, sino que hay una única palanquita que deflecta ambas superficies proporcionalmente. Por ejemplo, estos son los valores para un Airbus A320:

Posición de la palanca: 0 1 2 3 FULL
Flaps (deg): 0 10 15 20 35
Slats (deg): 0 18 22 22 27

(Spoliers: En la imagen, superficies levantadas)

Por último, veamos qué son los spoilers. "¡Ya está! ¡Otro dispositivos hipersustentador!" Pues no, es justamente lo contrario. El objetivo de los spoilers es destruir sustentación. "¡Pero si la gracia de los aviones está en que vuelan! ¿Por qué van a querer quitarse sustentación?" Bueno, la cosa no es tan radical como parece, no es que el avión deje de sustentarse de golpe, simplemente se reduce un poco su sustentación.

¿Y para que se usan? Pues para muchas cosas. Por ejemplo, cuando se está realizando un giro, levantando un poco los spoilers del ala interior del giro, se consigue reducir un poco la sustentación en ese ala (bajarla) y facilitar el giro. Pero el caso más típico donde podéis verlos es en el momento del aterrizaje, después de tocar suelo, cuando los spoilers se deflectan para evitar (rompiendo la sustentación) que el avión vuelva al aire debido al rebote producido por los amortiguadores. Además, al pegar el avión al suelo, ayudan al frenado del mismo. ¿Y no sirven también para frenar? Pues sí, así es. Los spoilers aumentan mucho la resistencia, por eso realizan también esa función. Sin embargo, a pesar de ser las mismas superficies las que estran en juego, en este caso se las conoce como aerofrenos.

Eso es todo por mi parte. Cualquier duda, pregunta o sugerencia, no dudéis en dejar vuestro comentario o escribir a los.porques@gmail.com.

¿Por qué un avión entra en pérdida?

Antes de nada quisiera pedir disculpas por el retraso, soy consciente de que hace más de un mes que no escribo ninguna entrada, pero últimamente he estado bastante liado.

Vayamos al tema. ¿Quien no ha visto alguna peli de cazas en la que en un momento dado el piloto no dijera: ¡¡Hemos entrado en pérdida!!? Entonces el avión caía descontrolado, dando mil vueltas y el piloto intentaba por todo los medios recuperarlo.


Aunque en las pelis siempre es un poco fantasmada, voy a explicaros qué pasa cuando un avión entra en pérdida y cómo se evita en los aviones modernos.

Para que un avión vuele, es necesario que el aire se mueva sobre sus alas. Conforme el avión gana velocidad, el flujo de aire se adhiere al ala formando lo que se conoce como capa límite. El aire bordea el ala pegado a ella (debido al efecto Coanda) y le proporciona sustentación.


Cuando se encabrita el avión (sí, en aeronáutica usamos este verbo, como si estuviéramos montando un caballo, jeje), se aumenta el ángulo de ataque del ala (el ángulo que forma con el aire) y el aire tiende a despegarse. Llega un momento, en que el ángulo de ataque es tan grande, que Coanda no es capaz de mantener el aire pegado al ala y entonces se desprende la capa límite. Se dice entonces que el avión ha entrado en pérdida.


Lo que ocurre es que el aire deja de circular alrededor del ala y pasa a realizar un movimiento turbulento. Este movimiento turbulento del aire no produce sustentación, y el avión pasa en sólo unos instantes de flotar en el aire, a caer súbitamente. Además, se pierde el control del aparato, ya que los alerones se encuentran en el ala (donde el flujo ahora es turbulento) y resultan inservibles. Aquí tenéis un vídeo del proceso completo.

Este problema se conoce desde antiguo y está completamente superado. Los aviones caza actuales por ejemplo tienen unos motores tan potentes que son capaces de ascender casi en vertical.

Por otro lado, las avionetas están sobredimensionadas, de manera que si entran en pérdida, ellas mismas solitas se recuperan, sin producir más consecuencias. Es una de las típicas cosas que se realizan en las primeras clases prácticas de vuelo.

Los aviones modernos comerciales (los que usamos para viajar) poseen una serie de dispositivos integrados en el ordenador de abordo. Estos dispositivos, llamados protecciones, actúan sobre los mandos evitando que el piloto meta el avión en pérdida. Por ejemplo, si el ángulo de ataque aumentara peligrosamente, enviaría una orden a los elevadores, para que hicieran picar al avión (para que bajara el morro). Así se evitaría que éste entre en pérdida. En los más antiguos, simplemente suena una alarma sonora que avisa al piloto del peligro de entrada en pérdida.

Así que ya sabéis, no os dejéis engañar por las películas y despreocuparos por completo de este tema, que lo tenemos perfectamente superado.

Espero vuestros comentarios y sugerencias!

PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

Aquí os dejo una aplicación de la NASA que os podéis descargar gratis. Con ella podréis practicar como si estuvierais en un túnel de viento y comprobar cómo la capa límite se desprende a ángulos de ataque altos.

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/FoilSim/index.html

¿Qué es la entropía?

Vamos con otra pregunta que llegó a mi correo:

JESÚS;
QUE ES LA ENTROPIA?, PORQUE TODO PROCESO GENERA ENTROPIA?, SI BIEN PUEDE GENERARSE,PORQUE NO PUEDE DESTRUIRSE?
FELICIDADES POR TU BLOG BASTANTE INTERESANTE, MAS INTERESANTE SI TU PUBLICACION FUESE MAS INTENSA
SALUDOS

JOSÉ LUIS GONZALEZ QUINTERO

SAN LUIS POTOSÍ, MÉXICO

Antes de nada agradecerte José Luis no sólo tu pregunta, sino también tu sugerencia. Tomo nota!

Ahora vayamos con la entropía. Para andar por casa podemos decir que la entropía mide el desorden de un sistema. Por lo tanto, un sistema estará más desordenado cuanta más entropía posea. Según el 2º Principio de la Termodinámica:
La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse con el tiempo.

Esto significa, que cualquier sistema o proceso, dejándolo libremente, es decir, con su evolución natural tiende a desordenarse, a aumentar su entropía. Pongamos un ejemplo. Si tú abres una baraja de cartas nueva (con todas sus cartas ordenadas) y la lanzas al aire, las cartas se esparcirán por el suelo y se desordenarán. Lo que nunca pasará será que lanzando las cartas desordenadas acaben ordenadas.

En teoría, existen procesos reversibles, en los que el incremento de entropía sería nulo. Pongamos por ejemplo la expansión lenta de un gas a temperatura constante. En estos procesos, el calor desprendido/absorbido es igual al trabajo realizado. Pero esto es sólo en condiciones ideales, ya que en la realidad, existen pérdidas por rozamiento, imperfecciones,... que hacen que el trabajo necesario para llevar el gas a su estado inicial sea mayor, siendo el proceso irreversible. Ese rozamiento, por ejemplo, conllevará un desprendimiento de calor al exterior, aumentando la entropía global.

En resumen, la entropía no puede destruirse, sólo puede crecer, ya que en la práctica todos los procesos del universo son irreversibles.

Espero con ésto haber resuelto tu duda. En caso de no ser así o que quieras profundizar más en el tema, no dudes en decírmelo.

Un saludo!

¿Cuándo cae la Semana Santa?

Este año, la Semana Santa ha caído muy tarde. Aquí en España al menos se nos ha hecho eterno ya que no hemos tenido ningún día festivo desde Navidades. Y, ¿por qué ha sido así? ¿Por qué no cae todos los años en el mismo día? ¿Por qué siempre hay luna llena en Semana Santa?

La causa es que la fecha del Domingo de Resurrección no se fija de acuerdo al calendario greogoriano (el que usamos todos los días), sino al calendario lunar. La Iglesia Católica sigue usando el mismo calendario que utilizaban aquel entonces los judíos. Concretamente, el Domingo de Resurrección es el primer Domingo después de la primera luna llena tras el Equinoccio de Marzo. ¿Cómo???? jajaja.

Como esta frase es difícil de digerir vamos a ir por partes, jeje. Un Equinoccio es el momento del año en que el día dura lo mismo que la noche. Cada año hay dos: el de Primavera y el de Otoño; que marcan el paso del Invierno a la Primavera y del Verano al Otoño, respectivamente. En el Hemisferio Norte, el Equinoccio que tiene lugar en Marzo es de Primavera, mientras que en el Sur es de Otoño. Esto ocurre el 21 de Marzo, más o menos.

Pues bien, el Domingo después de la primera luna llena tras del 21 de Marzo es Domingo de Resurrección. Por ese motivo durante la Semana Santa tendremos una gran luna llena en nuestro cielo.

Esto no siempre ha sido así. De hecho, los primeros cristianos celebraban la resurrección en diferentes días. Los cristianos de origen judío la celebraban justo después de la Pascua judía, mientras que los de origen gentil, preferían celebrarlo el Domingo siguiente a la Pascua. No fue hasta el año 325, en el Concilio de Nicea, que se unificaron y se concretó el método actual. Aún así, la cosa dio bastantes más quebraderos de cabeza. Si alguno está interesado os dejo este link, donde brevemente se explica la historia de la Semana Santa.

Por mi parte, sólo queda desearos una feliz Semana Santa!



PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

Lo cierto es que la Iglesia no sigue estrictamente esta norma y el Domingo de Resurrección no cae donde debería. En esta página se describen las reglas exactas utilizadas y aquéllos años que han sido excepción.

¿Qué pasa si se rompe el cable del ascensor?

Hace un tiempo me llegó la siguiente pregunta al mail:

Hola Jesús,

El otro día charlaba con unos amigos que ocurriría si al estar en un ascensor de repente se rompiera la cuerda y el ascensor, contigo dentro, cayera libremente. Ya se que no es una situación muy realista pero al final acabamos en una discusión sobre física.

Pongámonos en la situación de que el ascensor está parado y de repente se rompe la cuerda. Obviemos la fuerza de rozamiento. Las opiniones de mis amigos y mía se agrupan en dos vertientes:

- Los que piensan que la persona dentro del ascensor se golpearía la cabeza contra el techo de éste (o al menos se despegaría del suelo), basándose en la tercera ley de Newton (acción-reacción). Tras esto ambos caen con la misma velocidad, pues la masa no interviene.

- Los que piensan que en ningún momento la persona se despega del suelo del ascensor, basándose en el hecho de que si la persona estuviera fuera del ascensor, ambos empezarían a caer a la vez y de hecho llegarían al suelo a la vez pues la velocidad de caída es la misma.

Como ves, ambas coinciden en el aspecto de la velocidad de caída (y en que la galleta sería considerable) pero diferimos en qué ocurre en t=0. Por otra parte, ¿tiene algún efecto relevante el rozamiento del aire (pongamos que el ascensor no choca con las paredes)?

Se me ocurrió como caso parecido una lanzadera de un parque de atracciones, en la que siempre te chocas con las sujeciones y te despegas ligeramente del asiento, pero tengo la duda de si estas lanzaderas caen sólo por el efecto de la gravedad o si son extra-aceleradas.

Muchas gracias por resolvernos tantas dudas en tu blog. Un saludo,

Pablo

Como bien dice, Pablo, es una situación poco realista ya que los ascensores modernos tienen dispositivos de seguridad que impedirían la caída. Pero supongamos lo que dices, que no hay aire y que el ascensor está en reposo. Al quitar el aire del problema, la cosa se simplifica bastante. La única fuerza (y aceleración) sobre el ascensor es la gravedad por lo que, tanto el ascensor, como nosotros (que vamos dentro), tendremos lo que en el cole se llamaba movimiento uniformemente acelerado. Cada vez iremos más y más deprisa sin llegar a una velocidad límite.

Por otro lado, y como bien dices, sabemos de otra entrada (en el vídeo) que todos los objetos caen con la misma velocidad independientemente de la masa. Por ese motivo estabais acertados al coincidir en que tanto el ascensor, como la persona, caen a la misma velocidad.

¿Qué pasaría en t=0? Si los dos están quietos, sin ninguna aceleración (pues sus pesos se compensan con la normal y la tensión del cable), las condiciones iniciales de ambos son las mismas. Y si el cable se rompe instantáneamente (la tensión y la normal pasan a valer 0 instantáneamente), el movimiento que siguen ambos es el mismo, donde la única aceleración es la gravedad. Podríamos decir que el hombre tendría sensación de "ingravidez". Pero, el hombre nunca llega a despegarse del suelo a no ser que se impulsara y comenzara a flotar. Estaría siempre en contacto, pero sin ejercer fuerza sobre él.

El hombre, por supuesto sentiría como si se despegara, ya que deja de sentir su peso contra el suelo, pero no sale despedido contra el techo. Todo esto, claro está, sólo vale bajo las condiciones que has puesto.

Pues creo que eso es todo. Ya tenéis tema para el café, jeje Aprovecho para despedirme de vosotros hasta la vuelta de las vacaciones de Semana Santa.

Un saludo!

¿Por qué no se cae la torre Pisa?

¿Sinceramente? Pues porque tiene cimientos. Pero imaginemos por un momento que no estuviera anclada al suelo, sino que simplemente se posara. ¿De qué depende que se caiga algo o que no? ¿Por qué no vuelca?

Todo depende de la posición del centro de gravedad. ¿Y eso qué es? El centro de gravedad de cualquier objeto, es un punto imaginario sobre el que actuaría el peso del objeto (en grandes rasgos). Pues bien, siempre y cuando la vertical del centro de gravedad se encuentre dentro de la base de la torre, ésta no volcará.

La manera más sencilla de encontrar el centro de gravedad de un objeto es usar sus simetrías (siempre que las tenga, claro!) Para ello, trazando las diagonales de la torre, de forma aproximada vemos que el centro de gravedad cae más o menos donde indica el punto rojo.

Pues mientras la vertical (en azul) de ese punto rojo se encuentre dentro de la base de la torre (su "sombra" caiga dentro de la base), la torre no volcará. Podemos ver que conforme se vaya inclinando, la vertical del centro de gravedad se irá acercando al límite de la base. ¿Cual sería el caso límite? Pues el de las Torres KIO por ejemplo:

En este caso, vemos que el centro de gravedad cae justo sobre la viga vertical. Por lo que, de no estar cimentada, estaría a puntito de caerse.

La posición del centro de gravedad nos puede llevar a ver cosas tan paradójicas como el típico juguete del pájaro que se sujeta por el pico y no se cae. En este caso, las puntas de las alas compensan el peso del pájaro y sitúan su centro de gravedad justo en la punta (justo en el punto de apoyo!).

Pues eso es todo por mi parte. Sigo animándoos a escribir vuestras dudas y curiosidades a los.porques@gmail.com.

Nota: En este artículo no he distinguido centro de masas, de gravedad y geométrico; abogando por la sencillez de comprensión. A su vez, para el cálculo del centro de gravedad aproximado de la torre de Pisa, ésta se ha supuesto homogénea.

Siempre es un buen momento, pero hoy más!

Siempre es un buen momento para mirar a la Luna. Quizás vivimos ajenos a la gran belleza que noche tras noche nos regala la naturaleza. Pero, ¡ahí está! ¿Y por qué especialmente hoy debemos alzar nuestros ojos al cielo?

Hoy, se va a dar un hecho que sólo se repite cada 18 años!! Hoy coincide que hay luna llena en el momento de máxima aproximación de nuestro satélite a la Tierra. No sé si sabréis, que la órbita que describe la Luna alrededor de la Tierra es elíptica. Por ese motivo, hay un punto en el que la Luna está más lejos de la Tierra (apogeo) y otro en el que está más cerca (perigeo). La diferencia es de 50000km, lo cual, aunque parezca mucho, no es tanto.

Con motivo de este acercamiento, la Luna parecerá un 14% más grande de lo normal y mucho más brillante. Lo astrónomos recomiendan verla en los primeros momentos de la noche, cuando la Luna está cerca del horizonte. Al parecer, y debido a algún efecto óptico no muy bien entendido, cuando la Luna está baja, es cuando nos parece más grande.

Por lo que he leído en los medios, circula por la red una serie de previsiones catastrofístas para esta noche. No más lejos de la verdad, las mareas y cualquier efecto de la Luna sobre la Tierra, no serán significativamente diferentes a otros días. Así que no os alarméis, y sobre todo, no os dejéis engañar!

Para terminar un vídeo de la NASA, donde se explica todo lo anteriormente relatado. Aunque está en ingles, está subtitulado y se entiende muy bien.