¿Por qué se nos taponan los oídos en los aviones?

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Vídeo: Mario Viciosa | Daniel Izeddin | Madrid

La sensación de taponamiento de oídos suele ocurrir al entrar en túneles a gran velocidad o al despegar en un avión. ¿Qué ocurre con las presiones del aire para que se produzca este fenómeno?

Nos metemos en un mini túnel de viento en Cosmocaixa, el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa en Alcobendas, para explicarlo de la mano del profesor Antonio Ruiz de Elvira.

El catedrático nos cuenta que en los aviones, al alcanzar la altura de crucero, el capitán suele regular la presión interior a la de una altura sobre el nivel del mar de unos 3000 metros, unos 650 hectopascales (hPa).
Al hacerlo así disminuye la diferencia de presiones entre el interior y el exterior del avión, y ayuda a disminuir la fatiga del fuselaje y de las ventanillas.

Al cambiar rápidamente, del tímpano hacia el fuera baja bruscamente la presión en alrededor de un 30%. Manteniendo la boca cerrada, al otro lado del tímpano se mantiene la presión original, de unos 1000 hPa: El tímpano se ve empujado hacia el aire con una presión tal que si la bajada de presión se realizase a la velocidad del sonido, equivaldría a 400 decibelios.

Cuando entramos rápidamente en un túnel, empujamos el aire hacia adelante. La presión aumenta, a revés que en el avión, fuertemente sobre el exterior del tímpano.

Fuente:

El Mundo Ciencia

¿Por qué desde tierra parece que los aviones viajaran muy lentamente?

Los aviones se mueven rápido, pero lejos en nuestro campo de visión.

Nuestra mente juzga la velocidad de los objetos que pasan ante nosotros por el tiempo que tardan en cruzar nuestro campo de visión.

Los que tardan más tiempo pueden estar cerca y moverse lentamente o moverse rápido pero estar lejos.

En el caso de los aviones, nuestro cerebro comprende que la segunda interpretación es la correcta.

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BBC Ciencia

Advierten de vuelos más turbulentos por cambio climático

Científicos británicos dicen que los vuelos a través del Atlántico Norte podrían ser mucho más turbulentos de aquí al año 2050, debido al cambio climático.

Los investigadores de la Universidad de Reading afirman que los aviones ya se están encontrando con vientos más fuertes en su trayectoria, y podrían enfrentarse a más turbulencia conforme aumentan las emisiones de dióxido de carbono.

Hacen hincapié en que no hay probabilidades de que los viajes aéreos sean más peligrosos, sino que advierten que los viajes más turbulentos podrían elevar el costo de los vuelos debido a una mayor duración de los mismos y un mayor consumo de combustible.

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BBC Ciencia

Una máquina hecha con Lego que dobla y lanza aviones de papel

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Microsiervos

¿Qué sombra proyecta un avión a gran altitud?

Antes de ayer, Kent Mentolado hizo una pregunta muy interesante en el foro (aquí tienes el hilo). De hecho, me ha parecido tan interesante y curioso que merece la pena compartirlo con todo el mundo y dedicarle un artículo. La pregunta es: ¿qué le sucede a la sombra de un avión según asciende en el aire? ¿se sigue viendo cuando vuela a gran altitud, o no? ¿aumenta de tamaño, se queda igual o se hace más pequeña?

Contestar a esas preguntas es placentero, entre otras cosas, porque nos llevará a hablar de la umbra y la penumbra, realizar un par de estimaciones trigonométricas curiosas, entre ellas cómo calcular el tamaño angular de un objeto (¿quién ha dicho que la trigonometría es aburrida?) y de paso mostraros un par de fotografías realmente preciosas de un fenómeno óptico relacionado con esto, que se ve con relativa frecuencia desde los aviones. ¿Preparado? Vamos con ello.

Antes de empezar, el aviso de rigor — voy a realizar aproximaciones groseras, porque no me interesa obtener resultados numéricos estrictos, sino una estimación. Así que, cuando dé valores a la distancia Tierra-Sol o el tamaño de un avión, no te eches las manos a la cabeza si redondeo como si me dieran dinero por ello.

Para responder a la pregunta, antes tenemos que tener claros un par de conceptos. El primero de ellos es la diferencia entre umbra (sombra) y penumbra (“casi sombra” en latín). Dicho mal y pronto, cuando un objeto tapa una fuente de luz completamente desde donde estás mirando, te encuentras en su sombra. Cuando el objeto tapa sólo parte de la fuente luminosa, estás en su penumbra.

Esto significa, por supuesto, que si se trata de una fuente de luz puntual, sólo pueden existir sombras: o bien el objeto tapa la fuente luminosa o no lo hace. Sin embargo, si la fuente de luz tiene extensión, hay una zona de sombra y otra de penumbra (la antumbra es simplemente la región en la que un observador vería un eclipse anular):



Umbra, penumbra y antiumbra de la Tierra.

Aunque no sean perfectamente puntuales, las estrellas son fuentes de luz que se comportan prácticamente como si lo fueran: su distancia a nosotros es tan gigantesca comparada con su tamaño que su tamaño angular es minúsculo. Sin embargo, nuestro Sol no está tan lejos de nosotros, y tiene un tamaño angular perfectamente apreciable. Utilizando un poco de trigonometría básica podemos calcular este ángulo. El Sol tiene un diámetro de unos 1.4 millones de kilómetros, y está a unos 150 millones de kilómetros de la Tierra, de modo que su tamaño angular δ es:



Puedes ver cómo hay un triángulo rectángulo (cada una de las dos mitades del triángulo completo) en el que el ángulo desde la Tierra es justo δ/2, el cateto opuesto al ángulo es d/2 y el cateto contiguo es justo la distancia Tierra-Sol, D, con lo que se puede calcular la tangente de δ como el cociente entre cateto opuesto y cateto contiguo (la fórmula está en el triste dibujo).

De modo que, despejando δ,

δ = 2·arctan(d/2D)

Si introduces los datos en la calculadora verás que el tamaño angular del Sol es de unos 0,53°, es decir, 32′. No es una fuente puntual, aunque sea pequeña (hacen falta unos 670 Soles colocados uno al lado del otro para “llenar” una circunferencia de 360°). De modo que, aunque los rayos de una fuente puntual muy alejada son aproximadamente paralelos, esta aproximación no siempre funciona bien en el caso del Sol. Especialmente, por supuesto, cuando una parte del Sol está tapada y otra no, algo que sería totalmente imposible en el caso de una fuente puntual.

Naturalmente, si un objeto relativamente grande está muy cerca del suelo (por ejemplo, una sombrilla), entonces tapa el Sol completamente y debajo de él hay una sombra muy buena. Incluso ahí no es una sombra perfecta, puesto que la dispersión de la luz solar por parte de la atmósfera sigue haciendo llegar luz al suelo desde otras direcciones, pero es una sombra oscura y nítida.

Pero si el objeto se aleja del suelo, como un avión cuando despega y se eleva, su tamaño angular va disminuyendo. Al principio, el avión puede tapar el Sol completamente y producir una sombra de gran nitidez en el suelo, pero según se va elevando la cosa cambia. Su sombra, puesto que los rayos son más o menos paralelos, aumenta muy poco a poco –pero aumenta, no es exactamente igual según se eleva– pero lo más importante es que se va haciendo borrosa, pues sus bordes se vuelven penumbra.

Según aumenta la altitud del avión hay más penumbra y menos sombra, hasta que llega un momento, cuando el avión ya no es capaz de tapar el Sol completamente, sin importar dónde estés sobre la superficie terrestre, en el que sólo hay penumbra y no hay sombra. Según el avión sigue ascendiendo, esta penumbra se va haciendo más tenue y sus bordes más difíciles de distinguir, hasta que es imposible percibirla.

De hecho, podemos realizar otra estimación burda para saber cuándo ya no hay sombra propiamente dicha: un Boeing 747 tiene una longitud de unos 70 metros, una envergadura de unos 60 metros y una altura de unos 20 metros. Pongamos que, más o menos, el tamaño del aparato en lo que a tapar el Sol se refiere es, redondeando, de 30 metros (pues aunque lo tape “a lo largo” puede dejar ver parte del Sol “a lo ancho” o “a lo alto”).

La pregunta trigonométrica entonces es, ¿a qué distancia de nosotros un objeto de 30 metros tiene el tamaño angular del Sol? Existen dos maneras de estimarlo. La primera es trigonométrica una vez más:
La distancia es, despejando D de la fórmula de arriba (como si el avión fuera el Sol), con δ = 32′ y d = 30 m,

D = d / 2[tan(δ/2)]

Si introduces esos datos en la calculadora verás que D resulta ser de unos 3 kilómetros.

La segunda manera es hacer una regla de tres: si el Sol y el avión tienen el mismo tamaño angular, la relación entre las distancias respectivas al observador (150 Mkm y D) debe ser proporcional a la relación entre sus tamaños (1.4 Mkm y 30 m). El resultado vuelve a ser, por supuesto, de unos 3 km.

Con lo que, en una primera aproximación, la sombra de un Jumbo como tal deja de existir a unos 3 km de altitud. Sigue habiendo penumbra, y supongo que puede ser posible vislumbrar algo tenue y borroso, pero un poco más arriba deja de ser visible. Puesto que la altura de crucero de un avión comercial es de unos 10 km, excepto en el aterrizaje y despegue (o si miras una nube desde el avión, claro), no hay sombra que valga.

Desde luego, esto es una aproximación burda: para empezar, el avión no puede estar justo encima de tu cabeza y tapar el Sol, pues el Astro Rey está a un mínimo de 23° respecto a la vertical, con lo que los 3 km serían de distancia entre el avión y tú, y la altitud sería algo menor; pero he redondeado tanto que el error (más o menos de un 8%) no es relevante en este caso.

Naturalmente, esta altitud es proporcional al tamaño del avión, de modo que una avioneta con 10 metros de “tamaño eficaz” para tapar el Sol sólo tiene que volar a 1 km de altura para que su sombra deje de existir como tal, sólo es penumbra. Puesto que muchas avionetas no vuelan demasiado alto, me imagino que es más probable ver la sombra de una que la de un avión comercial.

Independientemente de esto, si observas la sombra del avión desde el propio avión es posible que veas otro fenómeno precioso, denominado gloria, que se produce también en otras situaciones pero es de una gran belleza visto desde un avión. La próxima vez que vueles, si puedes ver la sombra del avión, échale un ojo de vez en cuando por si las condiciones son las adecuadas y puedes ver algo como esto:

Crédito: Wikipedia/GPL.

La gloria es algo similar al arco iris, sólo que con un tamaño angular mucho más pequeño (unos 5°-20°), y se ve especialmente bien cuando el avión sobrevuela nubes. Tres fenómenos ópticos (la refracción, la reflexión y la difracción) están involucrados, cuando los rayos solares se encuentran con minúsculas gotículas, y aún no entendemos perfectamente el proceso físico por el que se forman –sí, a pesar de ser parecido al arco iris–, aunque existen teorías, como la de Mie, que producen modelos matemáticos que las simulan bastante bien.

La gloria, igual que el arco iris, se ve simplemente por la posición del observador respecto al Sol: en la foto de arriba, está alrededor de la sombra porque el centro de la gloria (como el centro del arco iris) se encuentra justo en la posición antisolar –opuesta al Sol– vista desde el observador… ¡y ahí es justo donde está la sombra del avión! Pero son fenómenos totalmente independientes: la gloria no se produce porque el avión esté interfiriendo de algún modo con la luz solar.

A veces se ven alrededor de la sombra de tu cabeza si hay niebla, y es probable que hayas visto alguna a lo largo de tu vida, de una u otra forma. De hecho, en China se llama la luz de Buda, y a veces era considerada una muestra de la iluminación interior de una persona el hecho de que pudiera verse. Como es más fácil ver la tuya que la de los demás, me pregunto si todo el mundo pensaría que ellos eran los iluminados y los demás no.

Un par de glorias más, simplemente por el placer de verlas:

Gloria alrededor de la sombra de una cabeza.

Gloria desde el Golden Gate Bridge de San Francisco.

Para saber más:

• Gloria (en inglés — desgraciadamente no lo he encontrado en la Wikipedia en español).
• FUENTE: El Tamiz

EE.UU. y su polémico avión militar del futuro

 Claves del F-35 

• El programa del F-35 (llamado oficialmente F-35 Lightning II o Joint Strike Fighter) tiene tres modelos que varían en la forma cómo despegan y aterrizan
• Nueve países forman parte del programa: Estados Unidos, Reino Unido, Italia, Holanda, Turquía, Canadá, Australia, Dinamarca y Noruega
• Es un avión de quinta generación con tecnología furtiva y según sus fabricantes está diseñado para todo tipo de misiones
• Su velocidad máxima es 1.930 kilómetros por hora y sus armas estarán guardadas internamente para evitar que sean detectadas
• Sus fabricantes dicen que para 2016 quieren construir un F-35 al día
• El programa actualmente está en su fase de pruebas de desarrollo hasta 2016. Luego comenzarán las pruebas operativas en escenarios más tácticos. Se espera que puedan estar en combate al final de la década

Pocos programas militares han generado tanta controversia como el del F-35, el avión con el que Estados Unidos espera combatir sus guerras del siglo XXI.

Durante las próximas dos décadas, Washington reemplazará buena parte de su flota actual con miles de esas máquinas producidas principalmente por Lockheed Martin, que asegura que entregará el avión más avanzado del mundo para incrementar la seguridad del país a un precio asequible.

Al mismo tiempo y con la misma efusividad, sus detractores presentan una larga lista de críticas: dicen que el precio del programa está por los cielos, la producción está retrasada, el proyecto está plagado de problemas tecnológicos, el avión no responde a las necesidades del país y además puede verse afectado por los recientes recortes presupuestarios.

Algunos incluso han asegurado que es "hora de botarlo a la basura". Y eso que todavía no ha combatido.

Para desenmarañar esta polémica, BBC Mundo recorrió con dos expilotos militares el centro privado de demostraciones del F-35, en el estado de Virginia, y habló con dos analistas que son críticos del proyecto.

"El avión del futuro"

En la sede de Lockheed Martin en Arlington, Virginia, un piso entero está dedicado a su proyecto bandera, el F-35, una aeronave que está en una fase inicial de pruebas con miras a que pueda ser desplegado al final de esta década.

Hay réplicas grandes y pequeñas, animaciones, un motor en tamaño original, radares y hasta un simulador de vuelo con enemigos virtuales para derribar.

Dos expilotos de combate y ahora ejecutivos de Lockheed Martin -Steve Callaghan y Robert Rubino- reciben a BBC Mundo para explicar por qué consideran que "este es el avión del futuro".

Describen que el avión tiene tecnología furtiva, fue diseñado para combatir en cualquier campo de batalla y cuenta con capacidades inigualables de ataque.

Es, en pocas palabras, un avión descrito a punta de superlativos: "el más letal", capaz de sobrevivir en los ambientes "más hostiles" y "altamente costo-eficiente".

Y además se trata del programa de adquisición militar más grande del mundo, según Lockheed Martin.

Los planes actuales estipulan que por casi US$400.000 millones de dólares, las fuerzas armadas de EE.UU. adquirirán 2.443 de estos aviones hasta 2036 para renovar buena parte de su flota.

Y en este proyecto no están solos: otros ocho países -como Reino Unido, Italia y Holanda- también forman parte del programa de desarrollo, con lo que el número total estimado de F-35 superará los 3.000.

Robert Rubino dice en ese sentido que cuando haya algún conflicto internacional, estos países podrán volar de manera mucho más efectiva y completar las misiones más rápidamente porque todos van a estar usando el mismo tipo de avión.

Steve Callaghan, un expiloto de combate y ahora directivo de Lockheed Martin, recibió a BBC Mundo en Virginia.

Pero el F-35, además de recibir loas, también ha sido bombardeado con críticas.

Lea el artículo completo en:

BBC Ciencia

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Un avión se propulsa con grasa de freir desde Amsterdam hasta Nueva York

La aerolínea holandesa KLM realizará un vuelo semanal en la línea que cubre la ruta Nueva York-Amsterdam propulsado con grasa de freír. La nave ya es conocida en el país como "el vuelo de la patata", debido al origen del biocomubustible mucho menos contaminante. 

 

El director de KLM, el ministro holandés de Economía y el alcalde de Ámsterdam frente al avión | 

La aerolínea holandesa KLM efectuará un vuelo semanal entre Nueva York y Amsterdam propulsado con biocombustible producido a partir de grasa utilizada para freír, según ha anunciado la compañía.

Cada jueves, un Boeing 777 conectará el aeropuerto John F. Kennedy de la ciudad estadounidense con el de Schiphol utilizando este tipo de biocombustible sostenible, en un vuelo al que la prensa holandesa se refiere ya como el "vuelo de la patata", en alusión al origen del carburante.

El primer vuelo de prueba se llevó a cabo el viernes con dirección a Nueva York, después de numerosos ensayos llevados a cabo por KLM dentro de su programa de biocombustibles.

Además de su programa de biocombustible, KLM está estudiando modos de reducir el consumo de carburante y las emisiones de CO2 en todos sus vuelos en cooperación con investigadores, aeropuertos y autoridades de tráfico aéreo, según explicó la empresa en un comunicado.

 

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Antena3

Cómo eludir un ataque de droneS (por cortesía de Al-Qaeda)

The Associated Press publica un documento original de Al-Qaeda donde el grupo ofrece 22 consejos para eludir un posible ataque de drones.

Un documento traducido por The Associated Press nos muestra 22 consejos útiles para eludir o derribar drones en zonas bélicas. Una lista cuyo original fue publicado en un sitio web extremista en árabe en el 2011, y que ha sido reeditado varias veces, aunque se mantenía en la lengua original sin traducción alguna. AP revela ahora la historia detrás del documento, un informe escrito por miembros de Al-Qaeda para eludir posibles ataques de drones.

Al parecer, un periodista de AP encontró una copia del documento fotocopiado en Timbuktu (Mali), después de que los militantes huyeran de la zona el año pasado. Estados Unidos había estado trabajando para establecer una base de aviones no tripulados (drones) en Níger. Según el documento traducido por AP, el escrito lleva la firma del comandante de Al-Qaeda Abdallah bin Muhammad.

Un informe donde se muestra como el grupo se preparaba para hacer frente a la presencia cada vez mayor de este tipo de tecnología. Según Cedric Leighton, coronel de las Fuerzas Aéreas, el informe indica que no se trata de técnicas absurdas, más bien todo lo contrario, la lista demuestra que Al-Qaeda actuaba de manera inteligente.

Aunque la mayoría de "técnicas" y consejos pueden parecer de sentido común, los militares insisten en que son asesoramientos primordiales en zonas de guerra, enclaves donde muchas veces no existen grandes medios a los que agarrarse. Les dejamos con algunos de los 22 consejos para evitar drones según Al-Qaeda:

• Es posible saber acerca de la misión de los drones utilizando el software sky grabber con el que infiltrarse en las ondas y frecuencias de los aviones.
• Usar dispositivos de frecuencia que puedan desconectar el control de los drones. Se sugiere "Racal" de fabricación rusa.
• Difusión de piezas reflectantes de cristal en un coche o en el techo de un edificio.
• Colocación de un grupo de francotiradores especializados para cazar drones, especialmente aquellos que puedan distinguir los de vuelo bajo.
• Uso de métodos generales de confusión, intentar no utilizar un centro de operaciones permanente.
• Llevar a cabo una red que permita reconocer la presencia de drones o advertir de su próxima llegada.
• Ocultarse bajo árboles frondosos es la mejor cobertura contra los drones.
• Permanecer en lugares sin luz natural.
• Mantener en silencio todas las comunicaciones inalámbricas.
• Usar refugios subterráneos.
• Intentar evitar reunirse en espacios abiertos, si es urgente, utilizar construcciones con múltiples puertas o salidas.
• Formación de reuniones falsas a través de muñecos que puedan engañar al enemigo.
• Los líderes no deben usar equipos de comunicación alguno, ya que por lo general el enemigo es capaz de identificar por voz a la persona y luego localizar el punto en el que se encuentra.

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ALT1040

El 'efecto dominó' de los vuelos con retraso

Un panel muestra un vuelo retrasado en el aeropuerto de Barajas | E.M.

Imagine coger un vuelo de Madrid a Río de Janeiro. Sale con retraso y despega dos horas más tarde de lo previsto. Ahora imagine que al llegar a Río de Janeiro otra persona tiene que coger ese mismo avión hacia Madrid. Al haber llegado con retraso, también despegará con retraso. Cuando se traslade a Madrid, y de ahí a cualquier otro destino, seguirá arrastrando ese retraso 'ad infinitum'.

Esa suerte de 'efecto dominó' del retraso de aviones, que estresa a pasajeros de todo el mundo, forma largas colas en los aeropuertos y tiene costes tanto económicos como medioambientales, no siempre es consecuencia de fenómenos exógenos, de acontecimientos fuera del alcance de controladores y pilotos. La rotación de la tripulación y las conexiones y escalas de los pasajeros de un avión a otro propagan sistémicamente los retrasos en la red áerea, lo que desencadena un efecto con consecuencias a escala global, según un estudio del CSIC publicado en la revista Scientific Reports.

Tras analizar datos de la Administración Federal de Aviación de Estados Unidos (FAA), las horas de salida y llegada de diversos aviones, y sus datos de puntualidad, los investigadores han confirmado que la congestión del espacio aéreo es un fenómeno colectivo. Esto es, que el retraso de un vuelo en su salida no únicamente afecta al siguiente que va a despegar, sino también influye sustancialmente en el aeropuerto de llegada. Esto crea un efecto dominó y "arrastra" la impuntualidad a los demás vuelos y demás aeropuertos, lo que eleva sustancialmente el retraso agregado o total del día a escala global.

"En base a los datos que obtuvimos de la FAA, que son públicos, hemos analizado qué es lo que ocurre, cómo se forman las congestiones", afirma Víctor M. Eguíluz, investigador del CSIC en el Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos de la Universidad de las Islas Baleares y responsable del estudio. "Lo siguiente ha sido, con esos datos, construir un modelo que reproduzca lo que vemos", añade el investigador. Este modelo, basado en la medida TAT (Turn Around Time), un modelo computacional que cuantifica el tiempo que tarda en estar operativo un programa informático una vez encendido, mide las variaciones temporales de un avión en tierra, el tiempo que está en tierra entre que aterriza y despega.

Los responsables del estudio descubrieron que, a pesar de que la falta de capacidad aeroportuaria y las condiciones meteorológicas influyen en el retraso, son los cambios de tripulación y las conexiones (escalas) de pasajeros los que lo aumentan en una escala global.

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El Mundo Ciencia 

¿Los aviones vuelan más rápido hacia el este o hacia el oeste?

Los vuelos comerciales aprovechan las llamadas "corrientes en chorro" de aire cuando viajan hacia el este.

Vuelan más rápido hacia el este debido a las llamadas corrientes en chorro, que son flujos estrechos de aire rápido a gran altitud que circulan alrededor del globo a velocidades de entre 160 y 480 km/h.

Cada hemisferio tiene una corriente polar y una subtropical, y todas circulan hacia el este.

Son corrientes de sólo unos pocos kilómetros de ancho y no siguen la ruta más corta para cruzar los océanos, pero aun así a los vuelos comerciales les compensa viajar por ellas cuando se dirigen de oeste a este.

Cuando viajan hacia el oeste, los aviones toman rutas más directas que evitan volar contra las corrientes en chorro.

La diferencia puede ser de dos horas de vuelo en un viaje transatlántico.

Las naves espaciales también se lanzan con dirección al este, pero por otras razones.

La velocidad orbital es relativa al centro de la Tierra más que a la velocidad sobre la superficie.

Al lanzar las aeronaves hacia el este, pueden agregar la velocidad rotativa de la Tierra a su propia velocidad.


Tomado de:

BBC Ciencia

¿Como funciona la turbina de un avión?

¿Qué es un motor a reacción?

Un motor a reacción es una máquina que produce un empuje, realizando una serie de transformaciones termodinámicas a un fluído (aire). Para comprender mejor esto, vamos a empezar diciendo las leyes físicas que rigen el funcionamiento de un motor de reacción. Éste se basa en la 2ª y 3ª ley de Newton.

• 2ª Ley: "El aumento en la cantidad de movimiento es igual al impulso de la fuerza aplicada".

• 3ª Ley: "A toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido contrario"

¿Qué quiere decir todo esto? 
 

La segunda ley lo que expresa, básicamente, es esto:
 

m·dV = F·dt 

esto se puede reordenar así: m·dV/dt=F, que es la clásica ecuación de m·a=F, es decir, la fuerza que le aplicas a un cuerpo es igual a su masa por la aceleración que desarrolla al aplicarle dicha fuerza.

La tercera ley se refiere a que cuando tu aplicas una fuerza a algo, ese algo te aplica a ti una fuerza igual y de sentido contrario. Un Ejemplo tangible es el del globo inflado con aire, cuando soltamos el globo el aire contenido busca salir del globo y al hacerlo lo hace con un sentido e intensidad la cual entenderemos como la acción y como hablamos anteriormente esta acción genera una reacción denomina impulso que no es otra cosa que una fuerza en sentido contrario.

Apliquemos estas dos leyes a un motor de un avión y entenderás lo que quiero decir. El motor chupa una masa de aire y lo acelera. Cuando el aire sale por detrás del motor, sale acelerado. Mira la ecuación de arriba. Si a una masa de aire la hemos acelerado, esto quiere decir que el motor está aplicando una fuerza al aire. ¿Y qué pasa según la tercera ley? Que el aire le aplica al motor una fuerza igual y en sentido contrario. Es decir, el aire sale impulsado hacia atrás y el motor hacia delante. Ahí tenemos el principio del funcionamiento de un motor de reacción.

¿Cómo hacemos para que el motor acelere el aire de la forma descrita?

Al aire hay que aplicarle una serie de transformaciones termodinámicas para conseguir que salga acelerado. Con un simple ventilador no basta, para desarrollar esa fuerza de la que hablamos, que a partir de ahora la llamaré "empuje".

El motor a reacción le aplica al fluido las mismas transformaciones que se desarrollan en un motor de explosión (el de los coches, normal y corriente), esto es: compresión, explosión/expansión.

En el cilindro de un motor de explosión, en primer lugar entra la mezcla aire combustible (en el motor de gasolina y con carburador, en el diesel no pasa así, pero eso es otro tema). Una vez que la mezcla está en el cilindro, el pistón sube comprimiéndola. Cuando el cilindro está arriba, y la mezcla bien comprimida, se enciende la bujía, que hace que la mezcla se queme. Ésta explota, y expande los gases, empujando el pistón hacia abajo. Después el pistón sube, con la válvula de escape abierta, sacando los gases. La explosión de la mezcla, al hacer bajar el pistón, y este, es la que hace que se mueva el cigüeñal, y éste ultimo hace que se muevan las ruedas (o hélice, en un avión). Si se representa en un gráfico presión-volumen, las condiciones del fluído describen una línea cerrada, y el área encerrada en la misma es el trabajo que hemos aportado al fluido.

En el reactor ocurre lo mismo: el aire entra por delante, se comprime en el compresor, se quema en la cámara de combustión y se expulsa a través de la tobera. La diferencia es que se expulsa muy rápido, y eso produce el empuje (3ª ley de Newton).

Partes de un reactor

Un reactor clásico, del tipo "turboreactor", consta de las siguientes partes (a muy grandes rasgos):

1. Compresor
2. Cámara de combustión
3. Turbina
4. Tobera

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Kiki Aviation

Marina de los Estados Unidos utiliza agua de mar para crear combustible para jets

Científicos del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) en Washington están trabajando en un proceso que puede crear combustible para jets a partir de agua de mar; de lograr hacer este sueño realidad, los aviones de la marina tendrían la capacidad de llevar a cabo todas las misiones que se les pegara la gana sin tener que preocuparse por las reservas de combustible fósil.

La idea detrás de este proceso es extraer dióxido de carbón e hidrógeno como materia prima para crear el combustible. De acuerdo con la NRL, puede resultar más eficiente extraer dióxido de carbono el agua de mar que del mismo aire ya que la concentración en el océano es 140 veces más grande que la del aire.

Para lograr separar el dióxido de carbono y el hidrógeno de otros elementos en el agua, NRL ha desarrollado una célula de acidificación electroquímica basada en dióxido de cloro que deja como residuo hidróxido de sodio. Ya con ambos elementos en mano, el siguiente paso sería deshacerse del gas metano para obtener olefinas, una especie de hidrocarburo.

Un proceso más convierte estas olefinas en líquido para que finalmente, usando un catalizador a base de níquel, se pueda convertir ese líquido en combustible para jet.

Las pruebas en laboratorio han sido satisfactorias y arrojan un resultado muy interesante: el galón de combustible para jet podría costar entre USD$3 y USD$6, mas o menos lo que cuesta la gasolina en los Estados Unidos.

Link: U.S. Navy Uses Seawater to Make Jet Fuel on the Go (Clean Technica)

Fuente:

FayerWayer

Capitán América: ingravidez en un avión

Hoy voy a comentar un caso de un poquito buena ciencia, aunque con matices, como veréis más adelante. Se trata de la película Capitán América: El primer vengador (el último superhéroe que nos presentan, antes del estreno de Los Vengadores). La escena en cuestión ocurre al final de la peli, por lo que los que no la hayáis visto estáis avisados (aunque creo que no revelo demasiado de la trama).

Bueno, vamos allá. El enfrentamiento final entre el Capitán América y el Cráneo Rojo se produce en el interior de un gigantesco avión, en pleno vuelo. Durante la lucha, el avión hace un picado y cae (sin piloto), momento en el que los dos antagonistas «caen» al techo, y continuan la pelea durante unos segundos en un ambiente de aparente ingravidez, flotando y aferrandose a salientes para poder desplazarse. Tras unos segundos, Craneo Rojo recupera el control del avión, devolviéndolo a una trayectoria horizontal y estable.

A grandes rasgos, la situación es correcta. Como ya he explicado varias veces, una situación de caída libre es indistinguible de la ingravidez. De hecho, para simular condiciones de ingravidez y entrenar a astronautas, la NASA hace precisamente eso: utiliza un avión (llamado coloquialmente Vomit Comet, por sus efectos sobre algunos estómagos) que realiza ciclos de ascenso y picado, de forma que durante unos 25 segundos está en caída libre, permitiendo a sus ocupantes experimentar ingravidez.

Al principio he mencionado que hay que matizar cosas. Bien, para que el avión esté en caída libre de verdad, debe estar sometido a una aceleración vertical descendente de exactamente el mismo valor que la aceleración producida por la gravedad, esto es, aproximadamente los famosos 9,8 m/s² que nos enseñaron en el colegio. Por un lado, la resistencia del aire ejerce una fuerza sobre el avión que se opone al movimiento, y que es mayor cuanto mayor es la velocidad. Éste es el motivo por el que un objeto en caída dentro de nuestra atmósfera, no está realmente en caída libre, y su aceleración disminuye progresivamente hasta alcanzar una velocidad máxima, denominada velocidad terminal, cuando la fuerza de resistencia del aire se iguala a la atracción gravitatoria. Por otro lado, los motores del avión ejercen una fuerza que lo empuja hacia delante, de forma que si está cayendo en picado, esa fuerza se opone a la resistencia del aire.

Para que un avión caiga exactamente con la misma aceleración que la de la gravedad, un piloto debe estar ajustando constantemente el empuje del motor, para que el vehículo se mueva con la aceleración deseada. 

Además, cuanto más tiempo pase, mayor será la velocidad, y por tanto, mayor será la reducción de la misma que haya que hacer al estabilizar nuevamente el avión. Y eso supone que, o bien que necesitamos mucho espacio para hacerlo (que se traduce en altura que aún tiene el avión) o bien necesitamos mucha deceleración (lo que se traduce en Ges que deben soportar los ocupantes).

Es por eso que el Vomit Comet no está en caída libre durante todo el picado. En realidad, la situación de ingravidez comienza cuando aún está ascendiendo, trazando una parábola de forma que la deceleración es igual a la aceleración de la gravedad. Al terminar la trayectoria parabólica, comienza a áminorar su caída subiendo el morro, y remonta mediante una parábola invertida (ejerciendo una fuerza de casi 2 G a sus ocupantes) hasta que ha alcanzado nuevamente la altura necesaria para iniciar otro ciclo.

Fuente:

Mala Ciencia

PAL-V-One y Transition: el sueño del coche volador, cada vez más cerca

Se llama PAL-V-One y sus siglas responden a Personal Air and Land Vehicle. Una especie de coche volador o como la misma compañía holandesa lo llama, un triciclo girocóptero con el que el sueño de conducir en carretera y volar se hace realidad.

Y es que PAL-V ha terminado sus primeros tests de vuelo con éxito. Unas primeras pruebas con las que intentarán conseguir las licencias necesarias para que pueda ser comercializado.

Sus características:

• Velocidad máxima de 180 Km/h (en tierra y aire).
• Rango de vuelo de hasta 500 km.
• Autonomía en tierra de 1.200 km.
• Altamente maniobrable con capacidad de vuelos a velocidades muy bajas.

Como decimos, no está a la venta ya que tendrá que pasar por las normativas de cada país para poder ser comercializado. En cambio, si disponen de algo más de 250.000 dólares, el modelo Transition se pondrá próximamente a la venta en Estados Unidos. Les dejo con las imágenes del “rival” de PAL-V-One.

Tomado de:

ALT1040

La caja negra

El término caja negra está muy difundido por las noticias. Y todos sabemos a lo que se refiere.

Pero no todo el mundo sabe que la caja negra ni es una, ni es caja ni es negra.

¿Y por qué la llamamos asi? Pues vamos a ver…

Caja negra, o black box, es un término genérico para designar equipos electrónicos de una aeronave, que se originó en la RAF durante la 2ª G.M. Las primeras cajas negras eran, literalmente, cajas con cubierta negra que contenían diferentes dispositivos para el lanzamiento de bombas. Más tarde el término se amplió para incluir diferentes aparatos de navegación. Y cuando se instalaron los primeros grabadores de datos de vuelo en las aeronaves civiles, se siguió utilizando el nombre sin importar el color que realmente tuvieran.

Si a este conjunto de aparatos se les llama caja negra es por una traducción literal del inglés black box, que alude al significado de “contenedor” más que de “caja” —en lo que respecta a box— y más al significado de “oscuro, secreto” que de “negro” en lo que respecta a black.

No hay que olvidar que si estamos frente a un mecanismo cuyo funcionamiento interno desconocemos, pero sí sabemos utilizarlo y proporcionarle lo necesario para obtener de él lo que queremos, también podremos llamarle black box.

El sistema de grabación de datos de vuelo contenido en la caja negra consta de tres unidades: la grabadora de conversaciones, situada en la parte delantera del aparato, la unidad de adquisición de datos técnicos, colocada en la cola del avión y la unidad grabadora, que se suele colocar en la parte superior de la cabina. Gracias a la grabación y registro de 60 parámetros de vuelo, junto con las conversaciones entre la torre de control y el avión, los avisos a los pasajeros y el micrófono de ambiente de la cabina durante los últimos 30 minutos de vuelo, se pueden saber las causas de los accidentes para intentar ponerles remedio.

Ahora bien, estos aparatos recubiertos de un robusto armazón se pintan de color naranja brillante, de amarillo o de cualquier otro vivo color, para facilitar su localización en caso de siniestro.

A ver quién era el guapo que las encontraba pintadas de negro entre los restos de un avión accidentado.

Fuente:

Saber Curioso

La fórmula matemática... para abordar aviones más rápido

He aquí una prueba de que se pueden elaborar modelos matemáticos practicamente de cualquier situación...

Un astofísico halló la forma más eficiente de abordar un avión.

Abordar un avión en clase turista garantiza que uno se suba hasta el final, después de que hayan abordado primero los pasajeros de primera clase, ejecutiva u otras de boleto más caro.

Nuevas pruebas indican que éste tradicional método no es necesariamente el más eficiente.

Hay un método que hace ganar 70% de eficiencia: subir a la nave primero a los que tienen asientos pegados a las ventanillas, luego a los que ocupan los asientos de en medio y al final a quienes están en el corredor. Y si eso se combina con alternancia de filas, el tiempo que se ahorra también le puede ahorrar dinero a las aerolíneas.

Es un método matemático desarrollado por el astrofísico Jason Steffen, de los laboratorios Fermilab, de Estados Unidos. Su fórmula podría ser la mejor solución para la congestión dentro de los aviones.

Por filas alternadas

Steffen desarrolló esta técnica durante un viaje que hizo en 2008 y en el que tuvo que hacer una larga cola para sentarse.

Así desarrolló una serie de simulaciones informáticas para hallar el método mucho más rápido para embarcar. Los resultados los publicó en la revista de gestión de transporte aéreo (Journal of Air Transport Managment).

El resultado más eficiente resultó ser el siguiente:

Primero, los pasajeros que están sentados en las ventanas del avión abordan en filas alternadas de atrás para adelante, por ejemplo: 12A primero, luego 10A, 8A, etcétera. Primero un lado del avión, luego el otro.

Luego vienen lo pasajeros de ventanilla del resto de las filas: 11A, 9A, 7A, 5A, etc.

En medio

Después se sube la gente que se sienta en la mitad, también de forma alternada.

Pasillo

Y finalmente, lo mismo, pero para los pasajeros sentados en el pasillo.

Este método evita una situación en la que los pasajeros luchan por el mismo espacio físico.

La idea de Steffen fue puesta prueba por un canal de televisión estadounidense usando una aeronave 757, comparando con otros métodos.

"El método que yo propuse fue el mejor", comentó Steffen.

El astrofísico volverá ahora a su trabajo de rutina, que es diseñar planes para descubrir planetas y estrellas usando el el telescopio espacial Kepler.

Sin embargo, espera que alguna línea comercial se interese por su idea,

Fuente:

BBC Ciencia

¿Por qué el volcán chileno sigue provocando caos en Australia?

¿Déjà vu? Pasajeros varados, nuevamente, en Australia.

El retorno de la nube de ceniza del volcán chileno Puyehue, a 9.000 kilómetros de distancia, obligó a las autoridades de Australia a cancelar varios vuelos nacionales e internacionales este martes.

Miles de pasajeros en los aeropuertos de Sidney, Camberra y Adelaida clic quedaron en tierra por el volcán chileno, que entró en erupción el pasado 4 de junio, desprendiendo cenizas que ya le dieron la vuelta al mundo dos veces.

Las aerolíneas Qantas y Virgin cancelaron todos los vuelos desde y hacia Sidney y Melbourne. El aeropuerto de Adelaida está cerrado y los vuelos de Canberra también sufren retrasos y cancelaciones. El motivo es que las finísimas partículas de ceniza suspendidas en el aire pueden penetrar en los motores de los aviones y estropearlos.

La semana pasada la nube de cenizas provocó la cancelación de unos 700 vuelos en Australia y Nueva Zelanda y dejó varados a unos 100.000 pasajeros. Y ahora vuelve, tras haber recorrido todas las latitudes del planeta.

La Oficina de Meteorología de Australia estima que los vuelos en Adelaida se verán afectados durante 24 horas, los de Canberra y Sidney por alrededor de 36 a 48 horas, y los de Melbourne de 36 a 48 horas a partir del miércoles.

Los aviones despegan por el momento con normalidad de Nueva Zelanda, donde por ahora no se ha asomado la nube volcánica.

clic Gráfico: la nube da la vuelta al mundo>>

Viajera e invisible

La caprichosa ceniza flota justamente a la altura de crucero e las aeronaves, que les permite maximizar el ahorro de combustible: 10.000 metros.

El volcán Puyehue entró en erupción el 4 de julio.

El complejo volcánico Puyehue-Cordón Caulle ya alteró las operaciones aéreas en Argentina, Uruguay, Paraguay y Brasil, además de Australia y Nueva Zelanda.

Pero no es el único: los miles de volcanes que componen el Anillo de Fuego del Pacífico – entre los que figura el chileno – se caracterizan por períodos de reposo y grandes explosiones posteriores.

La nube resultante de esas espectaculares erupciones sobrevive en la estratósfera bajo la forma de un polvo muy fino que mide cientos de kilómetros de longitud.

clic Guía animada: ¿Por qué hacen erupción los volcanes?

Es la segunda vez que la columna de cenizas recorre el globo terráqueo, y lo seguirá haciendo varias veces más, durante meses, hasta desaparecer, le explica a BBC Mundo Richard Arculus, profesor de Geología de la Universidad Nacional de Australia y estudioso de los volcanes.

El volcán chileno está ubicado a 40 grados de latitud sur y los vientos de la estratósfera llevan la columna de cenizas hacia el este, en una línea más o menos recta, que ya cruzó el océano Atlántico, pasó por el sur de África y atravesó el sur de Australia y Nueva Zelanda para llegar de nuevo a Chile.

Pero en la próxima vuelta que dé ya será lo suficientemente ligera (poco densa) como para permitir que los vuelos puedan operar con normalidad.

Recién entonces los aviones podrán viajar a la altura deseada.

clic En fotos: Viaje al interior de los volcanes

"Muy común"

La tecnología actual detecta estas nubes de fino polvo, imperceptibles a los ojos. De hecho mientras el profesor le explica a BBC Mundo las características de la nube desde Canberra, dice mirar al cielo y no percibir nada fuera de lo común a simple vista.

Los barilochenses limpian la ceniza de las calles.

Aunque el fenómeno parezca algo extraordinario es "muy, muy común", señala Arculus.

Y como ejemplo cita el del volcán Kluchevskoy, en Rusia, que entra en erupción constantemente y hace que las aerolíneas que atraviesan el sudeste asiático ya se hayan acostumbrado a evitar su temible, pero ya conocida, columna de cenizas.

Las autoridades chilenas indican que la actividad volcánicaha disminuido, aunque es probable que el Puyehue siga emitiendo cenizas por algún tiempo.

En la vecina Argentina, los pobladores de la estación de esquí de Bariloche, que fue cubierta de cenizas, han iniciado una gran limpieza, mientras esperan que el molesto polvo sea sólo un recuerdo cuando comiencen las vacaciones de invierno, principal fuente de ingresos de la zona.

Tomado de:

BBC Ciencia

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El avión del futuro, según Airbus

Prototipo de avión para el futuro. Foto: Efe

La compañía aeronáutica Airbus ha presentado en Londres un prototipo de avión fruto de sus concepciones más innovadoras que, de llegar a construirse, podría transformar sustancialmente las actuales aeronaves comerciales.

El concepto de cabina que Airbus imagina para el año 2050 tiene un techo transparente que permitiría al pasajero admirar las vistas durante el vuelo, asientos ergonómicos y un espacio de realidad virtual en el que el viajero podría desde jugar al golf hasta hacer sus compras.

"Nuestras investigaciones muestran que los pasajeros del 2050 querrán vivir una experiencia placentera durante su viaje, al mismo tiempo que exigirán que los aviones sean respetuosos con el medio ambiente", dijo en la presentación el vicepresidente ejecutivo de la división de ingeniera de Airbus, Charles Champion.

La compañía, que proyectó un vídeo sobre sus diseños futuristas en el Observatorio de Greenwich (sureste de Londres), hizo hincapié en la necesidad de, eventualmente, desechar los actuales materiales con los que se construyen las cabinas de los aviones y sustituirlos por otros biodegradables.

Como el esqueleto de un pájaro

La estructura "biónica" de estos hipotéticos aparatos del futuro, según los concibe el gigante de la aeronáutica, trataría de imitar la eficiencia del esqueleto de los pájaros, constituidos de materiales ligeros pero de gran dureza.

El sistema eléctrico de esta cabina "presentada" puede compararse con el cerebro humano, explicó Champion, ya que estará integrado en una membrana que hará que los cientos de kilómetros de cable que actualmente recorren las aeronaves sean cosa del pasado.

"Nuestro reto para el futuro es predecir qué tecnología vamos a ser capaces de producir, ésa es la idea por la que se rigen los prototipos conceptuales", declaró el vicepresidente.

"El mundo cambia muy rápidamente, y probablemente nunca veremos una cabina igual que ésta, pero veremos otras en las que se habrán aplicados nuevas soluciones", añadió.

Respeto al medioambiente

Este prototipo de Airbus cuenta además con tecnologías para reducir la quema de combustibles, la contaminación acústica y las emisiones de CO2 y otros residuos.

Según el diseño, la membrana que conformaría las paredes de la cabina permitiría controlar la temperatura en el habitáculo, y los pasajeros gozarían de buena comunicación con el exterior, con la posibilidad de contactar con la familia vía videoconferencia.

"Otra de las cosas que espero (de cara al futuro) es que haya un incremento de la conectividad, porque hoy en día están muy limitadas las conexiones de banda ancha entre las aeronaves y el suelo", dijo.

El interior del avión imaginado por Airbus está dividido en zonas adaptadas a las diversas necesidades de los pasajeros, con una "zona revitalizante" que contaría con aire enriquecido con antioxidantes y vitaminas, iluminación ambiental, aromaterapia y tratamientos de acupuntura.

En la "zona interactiva", los pasajeros podrían disfrutar de juegos interactivos o de una tarde de compras a través de hologramas de realidad virtual, mientras que el viajero que requiera asistencia personalizada tendría que dirigirse a la "zona de alta tecnología".

Fuente:

El Economista

Así funciona un avión

Para Conocer Ciencia este artículo es, sencillamente, GENIAL. Y lo compartimos con ustedes, tomado del blog: "Así Funciona":

Introducción – Partes del avión – Fuerzas que actúan sobre el avión – Cómo se crea la sustentación – Ejes sobre los que se mueve el avión – Superficies flexibles de control – Superficies flexibles de las alas – Otros dispositivos de control situados en las alas – Superficies flexibles de la cola INTRODUCCIÓN Todo el que ha viajado en avión o simplemente lo haya visto volar no puede menos que preguntarse cómo una máquina más pesada que el aire puede despegar de una pista, mantenerse en el aire, trasladarse de un punto a otro sin perder el rumbo y aterrizar de nuevo en el aeropuerto de destino. Planeador Independientemente del fabricante, tipo, modelo y tamaño, los aviones posen elementos comunes sin los cuales no podrían volar. Todos necesitan un fuselaje, alas, cola y superficies flexibles para el control del vuelo. De hecho, solamente con esos elementos un planeador puede volar y aterrizar sin necesidad de tener ningún motor que lo impulse, aunque este tipo de avión para levantar vuelo necesita utilizar un mecanismo auxiliar que le suministre el impulso inicial para el despegue, como por ejemplo un automóvil que lo arrastre por la pista enganchado a un cable. Una vez que el planeador despega, el piloto libera el cable que lo une al dispositivo de arrastre y ya puede continuar el vuelo solo, aprovechando las corrientes de aire ascendentes. Avión comercial En general la aviación agrupa los aviones en tres categorías, según la actividad a la que se dedican: Aviación comercial. Reúne aviones de líneas aéreas regulares de pasaje, carga y vuelos “charter” (de alquiler). Aviación militar. Comprende aviones estratégicos, tácticos y logísticos. Aviación general. Abarca toda la actividad aérea no incluida en las dos categorías anteriores, como aviones de uso personal o ejecutivo y los destinados a aprendizaje, fumigación agrícola, extinción de incendios en áreas boscosas, acrobacia aérea, actividades publicitarias y muchas funciones más. Para rodar por la pista, antes del despegue y después de aterrizar, los aviones utilizan ruedas de goma (neumáticos), que forman parte del tren de aterrizaje, aunque los hidroaviones lo sustituyen por flotadores que le permiten acuatizar (cuando lo hace en agua dulce) o amarizar (si lo hace en el mar). Existen también aviones provistos de patines que le permiten aterrizar y despegar sobre superficies nevadas.

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