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Newton y sus cálculos de vuelo

Isaac Newton fue el primer científico que se propuso realizar una teoría del drag y lift (resistencia aerodinámica y sustentación), y ésta le sirvió para predecir que volar era matemáticamente imposible. Más bien, que el ser humano nunca construiría algo que permitiera volar. 

¿En qué cálculos se basó? Básicamente empleó esta ecuación:


donde L es la sustentación, y es igual al aire que golpea en una superficie que está inclinada. α indica el grado de inclinación, ρ la densidad del aire y U la velocidad en m/s. A partir de esa expresión, llegó a que la sustentación vale (pág 288 para más info):


Es decir, para Newton el vuelo era fruto de las moléculas de aire golpeando en el fonde una de superficie y que por su ley de acción-reacción, esa fuerza elevaría el objeto. Es el procedimiento por el cual una piedra rebota sobre la superficie del agua, por lo que a menudo se denomina a este error histórico skipping stone theory. Las lagunas que tenía este modelo están resumidas aquí.

Le salían valores de sustentación bajísimos, e incluso su teoría estuvo apoyada por otro científico que tradicionalmente le llevó la contraria, como D'Alembert. Concretamente, este francés en 1752 realizó unos cálculos que le llevaron a formular la paradoja de D'Alembert, la cual decía que un cuerpo moviéndose a velocidad constante en un fluido incompresible y no viscoso, no tenía resistencia aerodinámica. Sin embargo, tal y como se ha demostrado en los siglos posteriores, también se equivocaba.

Newton realmente lo que calculó fue el agua que golpea a una tabla de surf. La relación entre la densidad del agua y el aire es de 1000, y por lo tanto volar en el aire requiere unas 30 veces más de velocidad que hacerlo en el agua.

No fue hasta que los hermanos Wright en 1903 hicieron el primer vuelo a motor de la historia que los matemáticos corrigieron la fórmula de Newton, aunque en esta ocasión, tampoco fue estrictamente la fórmula correcta.

Para comprender la explicación correcta de vuelo de manera sencilla, recomiendo pasar por el blog de @emulenews y leer sus dos entradas Bernouilli no explica por qué vuelan los aviones y El efecto Coanda en una cuchara y cómo funciona el ala de un avión







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