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Quiz Genciencia: solución avión despegando

Quiz Genciencia: solución avión despegando
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Demos respuesta oficial a la cuestión planteada hace algunos días, ¿despegará el avión? Recordemos el enunciado original del problema:

¿Verdadero o falso?

Si [un] avión, en vez de rodar sobre el suelo, rodara sobre una cinta transportadora que se moviera con la misma velocidad pero en sentido contrario, sería incapaz de despegar.

La cuestión ha suscitado respuestas de lo más variopintas, y muchas erróneas. La afirmación es falsa, el avión sí puede despegar. Un repaso a los comentarios que suscitó la cuestión da una idea de los principales errores y también de los aciertos. Hay dos cuestiones importantes que hay que tener en cuenta:

1) el avión debe moverse a través del aire.

2) el avión debe moverse.

Para que el avión despegue, basta con que se mueva a una velocidad suficiente a través del aire (como en un despegue normal, sin cinta transportadora). Hasta ahí, todo el mundo está de acuerdo. El verdadero problema viene cuando nos preguntamos ¿impide la cinta transportadora que el avión se mueva a través del aire? Esa es la segunda parte de la cuestión, y la más importante.

El primer impulso es pensar que si un avión, sin cinta transportadora, se mueve a 200 km/h hacia delante, con una cinta transportadora que se mueve a 200 km/h hacia atrás, las velocidades se anulará y el resultante será 0 km/h. Sin embargo eso no es así. Eso ocurriría en el caso de que fueran las ruedas las que se movieran a 200 km/h. Sin embargo, lo que se mueve en un avión son las hélices o las turbinas o cualquier otro método propulsor (generalmente en las alas). Las ruedas giran libremente, por lo que la energía de la cinta transportadora simplemente hace que las ruedas giren más rápido, y en nada impide ("frena") el movimiento del avión hacia adelante.

Un ejemplo de los errores (quizá por simplificar el problema) y los aciertos los tenemos en los comentarios #21, #22 y #23, que son una secuencia de pensamientos cada vez más elaborados. El primero de ellos asume que el avión no se mueve, y por tanto no se eleva. El segundo de ellos indica (acertadamente) que es un error pensar que el avión no se mueve, porque realmente sí se mueve en horizontal, impulsado por las hélices. El tercero afina aún más, y destaca que el efecto de la fricción (de esas ruedas moviéndose el doble de rápido) puede influir en que el avión despegue o no.

En resumen: si un avión permanece en el mismo punto, no puede despegar. Pero una cinta transportadora en el suelo, moviéndose en sentido contrario a la misma velocidad, es completamente incapaz de mantener al avión en el mismo punto, pues el avión de desplaza a través del aire y por tanto lo que ocurra bajo las ruedas es irrelevante. Por tanto, el avión sí despegaría.

Hay otras cuestiones planteadas interesantes. El lector Curian plantea si un avión puede volar en el vacío y añade que cree que no. Efectivamente, sin aire no hay propulsión (y sólo podría "volar" si tiene velocidad de partida, como en el caso de las sondas espaciales).

Nuestro lector Joshua Pivodit hace algunas observaciones dignas de mención, aunque se equivoca en su respuesta. Primero indica que un modelo a escala no es suficiente para demostrar la cuestión (cierto). También hace referencia al vídeo en el que se intentaba comprobar precisamente esto, con un avión real y una cinta transportadora de verdad. Dice que se veía claramente que el avión se movía más rápido que la cinta transportadora, por lo que estaba mal montado y no demostraba nada. Eso no es cierto. El avión se hubiera quedado quieto si hubiera una mano gigante sujetándolo en el sitio. ¿Debemos esperar eso? ¡No! No tiene esa mano, sino hélices que lo impulsan hacia delante. Por tanto, no va más rápido, simplemente va hacia delante, mientras que la cinta va hacia atrás. La cinta es incapaz de impedirle avanzar, por muy rápido que vaya (ignorando la fricción de las ruedas). Este lector comenta también que, si hacemos una analogía con un hidroavión, es imposible imaginárselo despegando en contra de la corriente de una gran catarata. Efectivamente: porque la fuerza de rozamiento del agua contra el hidroavión no es pequeña. Si la fuerza de rozamiento agua-hidroavión fuera tan pequeña como la de rueda-avión, sería despreciable. Por tanto la comparación no es válida, porque incluye una fuerza de rozamiento mucho mayor y significativa, que en el enunciado original del problema no aparecía.

Felicidades a los que habéis acertado y también a los que no, ya que casi todos los comentarios han sido buenas o muy buenas aportaciones.

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