Alas para volar
Contributed By: Oregon Museum of Science and Industry
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Experiment Category:

Objetivo: 

Conocer el efecto Bernoulli construyendo una superficie de sustentación (ala de avión) y haciéndola volar.

Material necesario: 
  • Papel de peso normal
  • Cartón ondulado (12x24 cm)
  • Regla
  • Palillos de bambú (como los que se utilizan para los pinchos morunos, disponibles en las tiendas de alimentación) o agujas de tejer
  • Cinta adhesiva transparente
  • Tijeras
  • Lápiz
  • Ventilador pequeño
  • Cartón, cartulina, carpeta de manila o papel denso de 10x15 cm o más
  • Gomas de borrar de las que llevan incorporadas los lápices
Qué debes hacer y en qué debes fijarte: 
  1. Construye una base para probar las alas.
    1. Dobla un trozo de cartón ondulado (de 12x24 cm) a los 5, 10 y 15 cm desde el extremo.
    2. Haz la estructura de un trapezoide, y sitúa el lado más ancho en la parte inferior.
    3. Pega los lados con cinta adhesiva para que se aguante la estructura.
    4. Señala dos puntos, separados por unos 7 cm, en el centro de la parte superior del cartón.
    5. Clava las varillas (palos o agujas de tejer) en los puntos señalados en la base. Asegúrate de que las varillas queden rectas, con los extremos bien sujetos en la parte inferior de la base, para mantenerlas estables.
    6. Clava las gomas de borrar de los lápices en las puntas de los palos o de las agujas de tejer, para evitar daños.
  2. Construye un ala
    1. Traza una línea horizontal en una hoja DIN A4, a una distancia de 16 cm de la parte superior, de manera que queden dos partes desiguales (una de 16x21 cm y otra de 13,7x21 cm).
    2. Dobla la hoja suavemente por la línea, sin apretar demasiado.
    3. Junta los extremos de la hoja, de modo que el lado más largo quede arqueado. Pega los extremos de la hoja con cinta adhesiva. El ala debe formar una ligera curva en su superficie superior.
    4. Pon el ala encima de las varillas instaladas en la base y marca los puntos por donde deberían atravesar el papel. Con el lápiz, perfora el papel por la parte superior e inferior del ala; el grueso del lápiz debe caber por los orificios.
  3. Coloca el ventilador sobre la mesa.
  4. Pon la base frente al ventilador (puedes pegarla con cinta adhesiva o aguantar la parte inferior con un libro).
  5. Quita las gomas de borrar y desliza el ala por las varillas hacia la base de cartón. Vuelve a poner las gomas. El ala debe quedar curvada por la parte superior y plana por debajo. Puedes experimentar con diferentes posiciones.
  6. Enciende el ventilador y observa el ala durante 15-90 segundos. Anota tus observaciones.
  7. Con el ala a media altura de las varillas, sujeta un trozo de cartón delante del ala para bloquear el viento en la superficie superior. Puesto que la elevación está causada por la presión más baja que hay encima del ala, al bloquear el viento el ala se desliza hacia la base. Intenta bloquear el viento de formas diferentes. Observa durante 15-90 segundos. Anota tus observaciones.
Qué sucede: 

La forma del ala de un avión ayuda a crear la fuerza necesaria para elevarlo. Las alas de los aviones están especialmente diseñadas para producir una elevación denominada fuerza ascensional. Las moléculas de aire se desplazan más lejos por la superficie superior del ala. Puesto que las moléculas de aire de la superficie superior del ala tienen que ir más lejos en el mismo espacio de tiempo, se mueven más rápido que las moléculas de aire de la superficie inferior del ala. Cuando las moléculas se mueven más rápido en una distancia mayor, están más dispersas (son menos densas). Al moverse, ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entran en contacto. Cuantas más moléculas choquen con un objeto, mayor presión o fuerza habrá sobre el objeto. Como hay más moléculas de aire por centímetro en la superficie inferior del ala, la presión que ejercen éstas es mayor que la presión de la capa de moléculas menos densa que hay en la superficie superior del ala. Esta diferencia de presión hace que el ala sea empujada hacia arriba.

En 1783 Daniel Bernoulli desarrolló el principio físico que describe este fenómeno. Descubrió que si se aumentaba la velocidad de un gas (o un líquido), su presión se reducía. Por eso la mayoría de las alas de los aviones están diseñadas de tal modo que aprovechan las diferencias de presión del aire.

Consejos para padres y profesores: 

Organice una pequeña competición. Marque centímetros en las varillas. Tras probar un par de alas, anote la altura que alcanza cada una de ellas. Calcule el promedio de los intentos.

También puede estudiar la estructura de las alas de los pájaros. ¿Cómo influyen el tamaño y la forma de las alas en la manera de volar del pájaro? Por ejemplo, compare un águila, un albatros, un pollo, un petirrojo, un pato, un pingüino y un emú. ¿Qué forma tiene el ala? ¿Qué tamaño y forma tiene el resto del cuerpo? ¿Qué envergadura tienen las alas? ¿Es un pájaro que aletea o que planea muy alto? ¿Cuánto tiempo permanecen planeando en el aire?

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