FUERZAS DE INERCIA

     Bienvenidos ingenieros, el día de hoy hablaremos de las fuerzas de inercia en las aeronaves, pero primero tomemos un tiempo para recordar.

     Sabemos que una aeronave es un vehículo que es capaz de desplazarse por el aire (o sea, que no entra ni con una superficie ni con el agua). Se pueden subdividir en dos clases de máquinas voladoras: Los aerodinos cuyo peso es mayor que el del aire, y los aerostatos, los cuales son menos pesados que el aire.

     Un aerodino o avión es un tipo de aeronave la cual a pesar de ser una estructura imponente (Siendo sus alas su característica física más relevante) y poseer más densidad que el aire es capaz de volar, gracias al impulso originado por su motor.

     La estructura de todo avión debe ser suficiente capaz de sobrellevar las cargas a la cuales será sometido continuamente, desde leves cargas en vuelo recto y nivelado hasta las intensas cargas durante las maniobras. Por lo que para ser eficiente debe de tener una geometría aerodinámica con componentes que suministren la fuerza necesaria para aguantar las exigencias supuestas por su propio peso y además las ocasionadas por las diversas maniobras durante el vuelo.

     Su funcionamiento se debe a la “Magia” de la fuerza aerodinámica que obtiene gracias a sus alas, que se designa como sustentación, la cual es una fuerza producida sobre un cuerpo que se transporta a través de un fluido y con dirección perpendicular (En sentido ascendente) a la velocidad de la corriente predominante.

     La sustentación se puede establecer como una consecuencia de la diferencia de presiones que ocurre entre la parte inferior y superior del ala y por la geometría que presenta el perfil aerodinámico. Ara que una aeronave sea capaz de volar esta fuerza de sustentación debe ser igual a su peso (Que en estudios anteriores se conoce como la fuerza de atracción de la gravedad sobre los cuerpos, siendo aplicada en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la tierra esta fuerza está presente en el avión tanto en vuelo como en tierra) L=W,  de esta manera contrarrestar la fuerza de gravedad.

     Por su parte, la fuerza de empuje o tracción (T) existente en el avión, es ocasionada por el motor (O motores) a través de la hélice o por reacción a chorro. Esta fuerza de empuje es capaz de lograr mover al avión por la masa de aire, siendo a su vez opuesta a la fuerza de resistencia, la cual es la fuerza que contrarresta el movimiento de los objetos sumergidos en fluidos (Siendo el aire considerado un fluido al ser un gas) ocasionada por la fricción y siendo dependiente en mayor o menos medida de la geometría y rugosidad que posea la superficie de la aeronave, así como de la densidad de un fluido (Cabe destacar que el aire al ser un fluido compresible, su densidad puede variar).

     Estas son las fuerzas conocidas del avión hasta ahora, estas son las “Fuerzas reales” que mantienen al avión, las cuales son válidas suponiendo que la aeronave se encuentra en vuelo recto y nivelado.

     Pero, ¿Qué ocurre cuando el avión el avión realiza un cambio de velocidad o hace algún tipo de maniobra?

     Las fuerzas de inercia o la también llamadas “Fuerzas ficticias” son fuerzas que se presentan en el momento en que se realiza la descripción de un movimiento con respecto a un sistema de referencia no inercial, y que en realidad no existen ya que no surgen de la interacción del objeto con otro cuerpo, razón por la cual no competen a una fuerza genuina en el contexto de la descripción del movimiento del que se encargan las leyes de Newton que se enuncian para sistemas de referencia inerciales.

     Esas fuerzas se pueden definir como términos de corrección para las fuerzas reales, que a pesar de ser fenómenos descritos con respecto a un sistema de referencia no inercial se pueden aplicar las leyes de Newton sin que se altere su formalismo. Lo anterior debido a que al realizar un estudio formal, la tierra se debería considerar un sistema no inercia ya que se mueve obre si misma y con respecto al sol, que a su vez se mueve con respecto a la vía láctea y al no deberse con movimiento a las reacciones propias de una fuerza aplicada sobre ella se considera una fuerza ficticia.

     Pero ¿Por qué se producen estas fuerzas inerciales?

     Estas pueden producirse, o mejor dicho son tomadas en cuenta cuando existe un cambio en el módulo de la velocidad o la dirección de traslación de objeto (Aceleración lineal), cuando ocurre un cambio de los anteriores.

     Un observador situado en un sistema de referencia no inercial necesitara a las fuerzas ficticias (La fuerza de coriolis o la fuerza centrífuga) para poder describir el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación.

     La aceleración “centrifuga”  significa que “huye del centro”. Es aquella fuerza aparente de una masa que la mueve hacia afuera cuando gira. Piensa en tu cuerpo cuando vas en el coche y das una curva, como esta fuerza intenta lanzarte fuera del vehículo. Un ejemplo claro de ella es cuando vamos en el transporte público (Un mariara tal vez) y este al dar una curva, se siente como si fueras a salir fuera del vehículo. Su fórmula es:

Ic=〖Vt〗^2/Rcg.W/g=ῳ.Rcg.W/g  

     Esta aceleración se manifiesta como un cambio en el módulo de la velocidad tangencial del objeto en movimiento. Su fórmula es:

It=α.Rcg.W/g  

     En siguiente vídeo se realiza un sencillo ejercicio con el fin estudiar las fuerzas de inercias actuantes en una aeronave en aterrizaje.