¿Por qué el nivel del agua en un vaso no cambia cuando un avión se inclina?

Puede que sea un poco, pero cuando un avión se inclina, se “sube” al banco. Es decir, el elevador generado por las alas (una fuerza que empuja hacia la parte superior de la cabina) se vuelca con el avión.

A medida que el avión gira, todos los objetos en la cabina, incluida cada molécula de líquido en una taza, quieren seguir moviéndose en línea recta mientras caen a la tierra. No pueden porque parte del elevador los arrastra en una curva y parte contrarresta la gravedad. Juntas, estas fuerzas crean la ilusión de gravedad descendente dentro de la cabina, mientras que lo que realmente está sucediendo es que el avión está subiendo (a lo largo de la flecha azul) al mismo ritmo que está cayendo (a lo largo de la flecha negra).

Si un avión realmente se inclinara tan dramáticamente como se muestra en esta ilustración, el piloto tendría que aplicar un empuje adicional y dirigir el timón contra el giro para evitar que la nariz se deslice en el giro. Pero mientras todas estas fuerzas estén en equilibrio, todo permanecerá en la copa.

Lo que hace que el agua permanezca en la taza es su inercia.

¿Por qué el nivel del agua en un vaso no cambia cuando un avión se inclina?


En un giro ejecutado correctamente, conocido como giro coordinado, los ocupantes de la aeronave experimentarán una fuerza continua directamente a través del piso. Cuando esté aprendiendo a volar, su instructor le causará una pena considerable si no realiza giros coordinados. Eso también se extiende a otras maniobras, aunque obtendrá más libertad de su instructor. (Probablemente vamos.)

Uno de los videos más increíbles que vi fue un video de la cabina de un piloto acrobático que realizaba toda su rutina con un vaso de agua colocado sobre una superficie plana conveniente. Lo has adivinado: no se derramó ni una gota.

C Stuart Hardwick da una buena explicación de la física.

Como otros dijeron, el giro coordinado consiste tanto en el giro como en el giro, de modo que el vector combinado de la gravedad de la Tierra y la fuerza centrífuga (que son fundamentalmente indistinguibles [1]) permanecen perpendiculares al piso.

Si el avión solo estuviera inclinado (rodado), el agua se derramaría. Sin embargo, el giro “puro” sobre el eje longitudinal no se puede realizar por razones aerodinámicas: no hay nada que “sostenga” el avión cuando vuela “hacia el borde”.

Los pilotos expertos ( muy hábiles, en el caso de Bob Hoover) pueden ejecutar un barril completo [2] sin derramar agua (en el caso de este video, té helado) de un vaso:

Notas al pie

[1] Principio de equivalencia – Wikipedia

[2] Rollo de barril – Wikipedia

Supongamos que el piloto está haciendo un giro estándar, utilizando el timón y los alerones correctamente. A medida que el avión se inclina, también gira ligeramente y las alas continuarán produciendo elevación y generarán una fuerza perpendicular al fondo del avión.

Por lo tanto, el agua que también se deposita a medida que se mueve junto con el avión seguirá siendo forzada hacia abajo

Otra forma de ver esto es pensar en los autos en una pista de carreras que doblan una curva. Notarás que las curvas están inclinadas, por lo que la fuerza lateral se siente como una fuerza hacia la parte inferior del automóvil. La misma idea

Porque el piloto es muy suave. Cuando el avión comienza a girar, el avión está inclinado. El giro y el banco se coordinan de modo que la fuerza centrífuga sea igual a 1G, lo que mantendrá el líquido en su lugar como si el avión todavía estuviera volando a nivel.