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Club de Planeadores Los Caranchos

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Teoría de Vuelo para Pilotos de Planeador

Stafford Allen

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Capítulo II

LAS LEYES DEL MOVIMIENTO

Sir Isaac Newton entró en la historia como el hombre que inventó la gravedad cuando una manzana le cayó en la cabeza. Además de esto, sin embargo, estudió muchas otras cosas, una de las cuales fue un gran trabajo de investigación sobre el comportamiento de los cuerpos en reposo y en movimiento. Finalmente, enunció tres leyes del movimiento y, desde que son leyes naturales no sujetas a modificación por el Parlamento, son tan verdaderas hoy día como cuando las enunció por primera vez. Como era un científico eminente las enunció en un lenguaje muy florido. Trataremos de examinarlas en términos más comunes. Son las siguientes:

            LEY I            -             Un cuerpo permanece en reposo o continúa en movimiento a una velocidad constante en línea recta, a menos que una fuerza extraña actúe sobre él para cambiar su estado.

            LEY II            -             La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada.

           LEY III            -           Para cada acción hay una reacción igual y opuesta.

Examinemos ahora los efectos de esta leyes. La Ley I no parece tener mucho sentido común para gran cantidad de gente y, efectivamente, no es muy simple. El estado de reposo o movimiento a velocidad constante en línea recta son estados de equilibrio y en esta situación todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo están exactamente equilibradas. Es claro que debe haber algunas fuerzas actuando sobre todo objeto desde que no podemos tener ningún cuerpo sin peso, y su peso es una fuerza que actúa siempre directamente hacia el centro de la Tierra. Por lo tanto, para que un cuerpo permanezca en reposo debe haber una fuerza hacia arriba igual a su peso. Esta fuerza puede ser proporcionada por el suelo, una mesa, un hilo si el cuerpo está colgando, o una silla -en este caso- si usted se encuentra sentado leyendo estas líneas. Esta fuerza debe hallarse presente a menos que el peso del cuerpo no encuentre oposición, en cuyo caso se acelerará hacia la Tierra o, en términos más comunes, caerá.

 Hasta  aquí  estamos  de  acuerdo.  No  hay  nada incomprensible, podrá decir usted. Pero aquí viene la segunda parte que generalmente causa una cantidad de dificultades. Un cuerpo que se desplace a una velocidad constante en línea recta también está en equilibrio y todas las fuerzas están exactamente equilibradas. Adviértase en particular que la velocidad deberá ser constante y el movimiento deberá tener lugar en línea recta. Esto significa que si un tren marcha a lo largo de una vía recta a 100 kilómetros por hora, la tracción de la locomotora equilibra exactamente la resistencia total, es decir, la fricción, la resistencia del viento, etc. En forma similar, una bolita que se mueve sobre una superficie nivelada, exenta de fricción y sin que haya resistencia del aire, rodará para siempre una vez que ha sido puesta en movimiento.

Todo esto a menudo no son más que palabras para el no iniciado y lleva una o más horas de argumentación para convencer a una persona de que es la verdad. Aun mirado de esta manera tiene sentido. Para acelerar un cuerpo debe serle aplicada una fuerza no equilibrada. Nuestro tren no se moverá hasta que el empuje de la locomotora supere la fricción de todo el tren mientras permanece detenido en la estación. Tan pronto como ese empuje -o tracción- supere la resistencia del tren, todo el tren comenzará a acelerarse. Sin embargo, tan pronto como estas dos fuerzas se equilibran, el tren deja de acelerarse y su velocidad permanece constante y, por lo demás, continuará a esta velocidad constante indefinidamente tanto tiempo como estas fuerzas se hallen en equilibrio. Tan pronto como el empuje comience a ser menor que la resistencia del tren, éste perderá velocidad hasta que ambas fueras se equilibren nuevamente o el tren se detenga. Entonces, ¿por qué no podemos acelerar un tren hasta una velocidad infinita? La respuesta es muy simple: cuanto más rápido vamos, mayor es la resistencia al avance del tren, hasta que llegamos a un punto donde la resistencia es igual al máximo empuje de la locomotora. Entonces hemos llegado a la velocidad límite del tren y las fuerzas se encuentran equilibradas.

En el caso de la bolita rodando sobre una superficie a nivel y carente de fricción, sin resistencia del aire, no hay resistencia que equilibrar, por lo que no se requiere empuje. El peso de la bolita se encuentra equilibrado por la presión de la superficie, por lo que todas las fuerzas se hallan equilibradas y la bolita continuará rodando para siempre una vez que ha comenzado a hacerlo o, si la detenemos aplicando una fuerza con el dedo, permanecerá detenida. Por supuesto, tal estado de cosas no puede existir desde que no nos podemos librar completamente de la resistencia del aire sobre la Tierra ni podemos eliminar completamente la fricción. En la práctica, sin embargo, una vez que la bolita comienza a rodar, esta resistencia actúa sobre ella y, desde que no está equilibrada, provoca una desaceleración hasta que se detiene. Por lo tanto, ahora podemos ver que se requiere una fuerza no equilibrada para modificar la velocidad de un cuerpo.

Sin embargo, hay algo más. Si la dirección del movimiento de un cuerpo se modifica, se requiere una fuerza para hacerlo cambiar de dirección, aunque el valor de la velocidad del mismo no se altere. Aquí es cuando lo relativo a "en línea recta" de la Ley 1 entra en juego. Si se conduce un auto a 65 kilómetros por hora y se toma una curva cerrada, la fricción de las gomas sobre el suelo es la que proporciona una fuerza interna hacia el centro del viraje, para cambiar la dirección del auto. Si esta fuerza es grande, los pasajeros encontrarán que las puertas exteriores ejercen presión sobre ellos hacia el centro del viraje. Los pasajeros pueden sentirse empujados hacia afuera contra las puertas, pero esto se debe a que apreciar las cosas del punto de vista del auto y no de un observador situado en el camino. Si usted no puede creer que es la fricción de las gomas lo que provee esta fuerza hacia adentro, trate de hacer la misma maniobra sobre hielo o sobre un camino cubierto de aceite. Aquí la fricción será mucho menor y el auto probablemente no tomará la curva. Pero -dirá usted- esta fuerza aportada por la fricción no se halla equilibrada. Exactamente; no está equilibrada y, por lo tanto, produce una aceleración hacia el centro del viraje, a la cual denominamos aceleración centrípeta. El auto no está en equilibrio sino en movimiento acelerado. Por lo tanto, vemos que un cambio de dirección del movimiento es tanto una aceleración como un cambio del valor de la de velocidad y requiere una fuerza no equilibrada para producirlo justamente en el mismo sentido.

La Ley I es la más importante de las tres y la que generalmente provoca más dificultades y argumentos, pero es vital que sea comprendida ya que sobre ella descansa la mayor parte de los secretos del vuelo.

 La Ley II es un corolario de la ley 1. La aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada y esto es exactamente lo que esperaríamos que ocurriera. El motor de un auto puede producir una fuerza de propulsión grande, de la que obtendremos una buena aceleración. De manera similar, en un viraje realmente escarpado en un planeador recibimos una gran fuerza en las asentaderas, porque se produce un rápido cambio de dirección, el cual ahora comprendemos es una aceleración. En este libro no entraremos en conceptos matemáticos, por lo que no trataremos de investigar más profundamente.

La Ley III establece que para toda acción hay una reacción igual y opuesta. Nuevamente, esto tiene sentido. No podernos empujar un auto sin algo para empujarlo, aunque ello no sea mas que la presión de nuestros pies contra el suelo. La presión sobre nuestras manos es, claramente, la misma presión sobre el auto. En cualquier punto donde una fuerza actúa sobre un cuerpo puede advertirse que hay una reacción igual y opuesta en cualquier cosa que esté proporcionando la fuerza. Por lo tanto, en un viraje escarpado el planeador está aportando una gran fuerza sobre nuestras asentaderas para producir un cambio de dirección en nuestro cuerpo pero, al mismo tiempo nuestras asentaderas están produciendo una reacción igual y opuesta sobre el asiento del planeador. Es esta reacción lo que hace decir a algunas personas que se sienten aplastadas contra el asiento cuando en realidad están siendo empujadas desde abajo.

 Cuando hablamos de fuerzas que actúan sobre un cuerpo debemos tener cuidado de considerar todas las fuerzas. Algunas pueden equilibrar a otras o hacerlo sólo parcialmente, y si todas las fuerzas se equilibran exactamente, tenemos el estado de equilibrio (reposo o movimiento constante en línea recta), que indica la Ley I.    Si todas las fuerzas no están equilibradas, la fuerza neta no equilibrada es la que produce la aceleración.
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Última modificación: 26 de Febrero de 2006