Aeronautica

Definición de presión

El aire es un gas que pesa y esta propiedad fué puesta de manifiesto por Galileo observando que un recipiente con aire comprimido pesa tanto más cuanto mayor es la cantidad que se introduce dentro de él. Inversamente, al hacerse el vacio su peso disminuye.

La presión atmósferica se define como el peso del aire por unidad de superficie.

La presión atmosférica, es decir, el peso del aire, se ejerce no solamente de arriba abajo, sino por igual en todas las direcciones. Para medir la presión atmosférica, Torricelli utilizó una cubeta llena de mercurio y un tubo de vidrio de un metro de longitud que contenia tambiénmercurio. Al invertir el tubo sobre la cubeta observo que el mercurio descendia hasta un cierto nivel y se detenía a una distancia vertical h de la superficie, quedando así el sistema equilibrado. Esto quiere decir que si consideramos la unidad de superficie en A y la unidad de superficie en B, el peso de la atmósfera en A es equilibrado por el peso de la columna de mercurio en B. En consecuencia, el peso de la atmósfera por unidad de superficie, es decir, la presión atmosférica, podemos medirla por la altura h de la columna de mercurio. Esto constituye el fundamento del barómetro.

Densidad

Se define la densidad de un cuerpo como la masa de la unidad de volumen. En el sistema cegesimal (cgs) es la masa del centímetro cúbico de sustancia. El peso específico es el peso de la masa específica.

En general se utiliza en la practica la densidad relativa, es decir, comparando la densidad absoluta, definida anteriormente, con la de una sustancia tipo que para los solidos y liquidos es el agua dilatada a 4ºC.

Para los gases la sustancia tipo es el aire, a 0ºC y presión 760 mm.

La densidad se relaciona con la masa y el volumen mediante la expresión: densidad = masa / volumen

Leyes fundamentales de los gases perfectos

A finales del siglo XVII, Boyle, en Inglaterra y Mariotte, en Francia, realizaron experimentos sobre los gases y llegaron simultaneamente a determinar la siguiente ley:

A temperatura constante, el volumen de una masa de gas está en razon inversa a la presion a que se encuentra sometido.

La ecuación de los gases perfectos puede expresarse del siguiente modo:

P x V = R x T

P = d x R x T

R = P / d x T

, donde P es la presión, T la temperatura, V el volumen por mol, R la constante de los gases perfectos y d la densidad.

La constante R para el aire se puede calcular teniendo en cuenta, que a la temperatura absoluta de 273 ºK y presión 1.013,2 mb, un cm3 de aire pesa 0,001293 g.

De esta forma pueden establecerse las siguientes leyes:

1.- A presión constante, el volumen de un gas es proporcional a la temperatura y la densidad, inversa del volumen, será también inversa de la temperatura.

2.- A volumen constante, la presión de un gas es proporcional a la temperatura y la densidad inversamente proporcional.

3.- A temperatura constante, el volumen de un gas está en razón inversa de la presión y la densidad en razón directa.

Peso máximo al despegue

La sustentación tiene por expresión: L = 1/2 ( d x V2 x S x CL)

, donde L es la sustentacion, d es la densidad, V la velocidad verdadera del avion (TAS), S la superficie alar y CL el coeficiente de sustentación.

El peso máximo al despegue dependerá pues de los siguientes factores::

1.- Directamente proporcional a la densidad del aire, a la velocidad del avión, a la longitud de la pista y a la presión.

2.- Inversamente proporcional a la temperatura, pues a mayor temperatura menor densidad y a la elevación de la pista.

3.- De la inclinación de la pista. El despegue hacia arriba supone un mayor angulo de ataque y, por tanto, un mayor coeficiente de sustentacion.

4.- Por razones aerodinámicas la sustentación aumenta con viento en cara.

En cada tipo de avión las condiciones serán diferentes, debido a su diseño aerodinámico. En la figura puede verse el efecto de la densidad

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