11 sept. 2008

El problema del avión y la cinta transportadora

Acabo de dejar mi granito de arena, participar en (y ver el resultado de) una encuesta sobre una vieja pregunta:

¿Puede un avión despegar desde una cinta transportadora?

El planteamiento completo sería el siguiente: Supongamos que tenemos un avión situado en una pista en la que hemos colocado una cinta transportadora. Supongamos que el avión, en condiciones normales, acelera de forma constante desde v0 hasta su velocidad de despegue, supongamos VR=150 Km/h en 15 segundos. Ahora supongamos que tan pronto el avión comienza a moverse, o incluso si se quiere al ir a comenzar a moverse, o aún me atrevo a más... Antes de comenzar a moverse, la cinta transportadora comienza un movimiento hacia atrás desde parado hasta alcanzar 150 Km/h (que en rigor serían -150 Km/h) en los mismos 15 segundos, e incluso que continúa acelerando a este ritmo, si se quiere. La pregunta es, ¿puede el avión despegar en esas condiciones? Y es curioso cómo la mitad de la gente (en concreto en la encuesta de casi 1500 personas, el 48,16%) afirma contundentemente que no despegaría. Que es imposible que el avión despegue ya que no alcanza la velocidad necesaria.

Pues bien, el avión despegaría sin ningún problema. Y no sólo despegaría, sino que lo haría a 150 Km/h respecto de la porción de pista que no se mueva (el césped que hay alrededor, para que se me entienda).

El error de concepto es que se suele asociar el comportamiento de un avión al de un aparato que tenemos más cercano: El coche. Y ese es el problema, que un avión no es un coche. Un avión es un vehículo que se desplaza por el aire. Mientras que un coche necesita el suelo para desplazarse (y por eso si el coche cae por un precipicio no avanza por mucho que giren sus ruedas, aunque esto sea una perogrullada), un avión necesita en la misma medida aire para desplazarse y despegar, aunque esté apoyado en tierra. Para entendernos. En las misiones Apollo 15 a 17 la NASA envió a la luna un pequeño coche llamado Lunar Rover. Este coche se movía perfectamente por la superficie lunar en ausencia de aire. El Lunar Rover era eléctrico, pero podría haber tenido un motor de explosión dotado de un depósito de oxígeno, junto con un depósito de gasolina, que le permitiera funcionar en ausencia de oxígeno atmosférico. (En la Tierra, como el oxígeno está por todas partes, no necesitamos llevar un depósito del mismo en el coche). La cuestión es que un avión de hélice, en condiciones similares, aún funcionando su motor, jamás se habría movido ni un centímetro sobre la superficie. En el caso de tener un motor de reacción, habríamos conseguido que se arrastrase, pero jamás que despegase. Y esta diferencia fundamental entre un avión y un coche radica en que en un coche las ruedas son motrices, mientras que en un avión no. En un coche, el motor impulsa las ruedas haciéndolas girar, por lo que si anulamos ese giro haciendo que “el suelo se mueva bajo sus pies”, el coche permanecerá en el mismo sitio respecto al césped circundante. Sin embargo en un avión las ruedas sólo cumplen la función de servir de punto de apoyo en el suelo. El avión se mueve en el aire desde el primer momento, por lo que aunque la cinta transportadora del ejemplo inicial se mueva a 150 Km/h hacia atrás, lo único que conseguiremos es que las ruedas del avión, giren a 300 Km/h, pero el avión se moverá sin problemas a 150 Km/h respecto al césped. El efecto visual sería idéntico a subir unas escaleras mecánicas que bajan (cosa que me encanta hacer). Es posible subirlas, pero para subirlas a velocidad normal, nuestras piernas tienen que ir al doble de velocidad que en una escalera estática. Y ojo, este ejemplo lo pongo con todas las reservas porque yo me muevo en tierra como lo hace un coche (traccionando sobre el suelo), no como lo hace un avión (traccionando sobre el aire), por eso me he referido únicamente al efecto visual.

Y la comprobación definitiva es la siguiente: ¿A alguien se le ocurre una superficie más resbaladiza que el hielo? Los coches necesitan cadenas para desplazarse por el hielo debido precisamente a que el hielo anula el giro de las ruedas, ya que la pequeña película de agua que hay sobre el hielo, se desplaza hacia atrás a la misma velocidad que la rueda intenta desplazarse hacia delante (exactamente la misma misión que cumple la cinta transportadora en el experimento). Esto hace que el coche no se mueva, a no ser que le proporcionemos una superficie no deslizante, que se clave en el hielo como unas cadenas. Los aviones despegan desde el hielo precisamente desde un apoyo de lo más deslizante: Esquíes. ;)


4 comentarios. Deja alguno tú.:

Adrián dijo...

Estás diciendo que los motores del avión lo impulsarían hasta los 150 km/h hipotéticamente necesarios, ¿no? Y que el único efecto de la cinta transportadora sería el de hacer moverse más rápidamente a las ruedas, ¿verdad?
Todo esto, claro, descartando que las ruedas al girar más rápido encontraran mayor resistencia por fricción y acabaran frenando algo al avioncito. Pero ignorar condiciones no ideales se les da muy bien a los físicos.
Un saludo.

Nacho, el lirón dijo...

Hombre, las ruedas tendrán en su sistema de giro, una cierta resistencia al avance. Pero también la tienen cuando el avión rueda por una pista normal y corriente, aunque no haya cinta transportadora por ningún lado, ¿no? No se trata de ignorar condiciones no ideales. La condición no ideal de las ruedas lo único que implicará será que el avión tarde algo más en alcanzar su velocidad de despegue. Pero ese efecto estará siempre presente, ruede por asfalto, o por una cinta transportadora.

Alma Cándida dijo...

Sin nada que ver, oiga, pero hay un meme para usted en mi blossss...

Felices viajes, Marco Polo.

Gonzalo dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
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