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Planear
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Si el objeto (avión/ave) mantiene un angulo de ataque levemente negativo, puede lograr que parte de la fuerza de sustentación contribuya a impulsar contrarrestando la resistencia. En la media de que la restante sustentación no sea mucho inferior a la fuerza de la gravedad se logra que el objeto se mantenga largamente en el aire. Se puede hablar de un descenso controlado extremadamente lento o planeo.

>Modelo

ID:(466, 0)


Mecanismos
Concepto


ID:(15177, 0)


Planear
Descripción

Una técnica de vuelo es conocida como planeo. En esta técnica, se utilizan las alas tanto para propulsarse como para mantenerse en el aire. Para lograrlo, es esencial ajustar el ángulo de ataque del ala de manera que la fuerza de sustentación compense la fuerza gravitatoria. En consecuencia, el planeo se convierte en un descenso controlado en el que se aprovecha la caída para generar sustentación y, de esta manera, reducir la velocidad de forma controlada.

ID:(1171, 0)


Fuerzas al volar
Descripción

La clave para el planeo es inclinar el avión o ave hacia adelante, es decir, tener un ángulo negativo representado por ERROR:6121,0. Con este ángulo negativo, el vector de la fuerza de sustentación ($F_L$) apunta hacia arriba y hacia adelante en lugar de hacia atrás. Esto da como resultado una fuerza de tracción en lugar de la fuerza de resistencia ($F_W$), lo que impulsa al avión o ave y genera velocidad, y a su vez, crea la sustentación necesaria.



Este mecanismo permite volar, pero es esencial entender que es una especie de caída lenta y controlada, ya que no se logra un una fuerza de sustentación ($F_L$) vertical que contrarreste completamente el propio peso. Por lo tanto, es necesario llevar el planeador a altitudes elevadas o permitir que el ave gane altura inicialmente mediante su propia propulsión. Luego, ambos buscan corrientes ascendentes que les permiten planear dentro de una corriente ascendente que es más fuerte que la velocidad de descenso del planeador. De esta manera, pueden mantenerse en vuelo durante largos períodos de tiempo sin necesidad de aterrizar.

ID:(7044, 0)


Ángulo de planeo
Descripción

De manera similar a la definición de el angulo de ataque del ala ($\alpha$) como el ángulo entre la línea media del ala y el horizonte, se puede establecer su contraparte en el rango negativo, que se conoce como el ángulo de planeo ($\phi$).

Planeador Jonker JS3 Rapture (Air Cargo Week)

ID:(7047, 0)


Fuerzas en el planeo
Descripción

En el caso de las fuerzas, tenemos las siguientes acciones:

• la fuerza de sustentación ($F_L$) actúa perpendicularmente al eje del avión o ave.
• la fuerza de resistencia ($F_W$) actúa a lo largo del eje del avión o ave.
• la fuerza gravitacional ($F_g$) ($mg$) actúa verticalmente.

Estas tres fuerzas se representan en el centro del diagrama:

Planeador Jonker JS3 Rapture (Air Cargo Week)

En el lado izquierdo, se observa la componente horizontal, donde la sustentación contrarresta la resistencia, actuando como impulso.En el lado derecho, se observan las componentes verticales, donde ambas fuerzas aerodinámicas (sustentación y resistencia) se oponen al peso que actúa sobre el centro de masa.Aunque las fuerzas se equilibran entre sí, el planeador desciende debido a que su dirección de vuelo está determinada por el ángulo de planeo.

ID:(7046, 0)


Angulo de Planeo
Descripción

El angulo de planeo es aquel angulo de inclinación en que la componente horizontal de la fuerza de tracción contrarresta horizontal de roce mientras que la suma de las de sustentación y roce en dirección vertical contrarrestan la fuerza de gravedad. Esta situación permite un descenso con un angulo igual al angulo de planeo que puede ser pequeño permitiendo un descenso muy lento.

ID:(1586, 0)


Fuerza de resistencia en planeo
Concepto

Si consideramos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$), la fuerza durante el planeo en la dirección vertical es:

$ F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g $



y en la dirección horizontal es:

$ F_L \sin \phi = F_w \cos \phi $



lo que nos permite eliminar la fuerza de sustentación ($F_L$), resultando en:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$



Entonces, la fuerza de resistencia ($F_W$) debe ser:

$ F_W = m g \sin \phi $

ID:(15769, 0)


Fuerza de sustentación en planeo
Concepto

Si consideramos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$), la fuerza en el planeo en la dirección vertical es:

$ F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g $



y en la dirección horizontal es:

$ F_L \sin \phi = F_w \cos \phi $



lo que nos permite eliminar la fuerza de resistencia ($F_W$), resultando en:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$



Por lo tanto, la fuerza de sustentación ($F_L$) es:

$ F_L = m g \cos\phi $

ID:(15770, 0)


Ángulo de planeo
Concepto

Consideremos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$). Con estas fuerzas, la fuerza de sustentación se calcula como:

$ F_L = m g \cos\phi $



y la resistencia como:

$ F_W = m g \sin \phi $



Podemos determinar el ángulo de planeo ($\phi$) dividiendo la fuerza de sustentación ($F_L$) por la fuerza de resistencia ($F_W$), lo que resulta en:

$\tan\phi=\displaystyle\frac{F_W}{F_L}$



Donde la fuerza de resistencia ($F_W$) se calcula utilizando la ecuación:

$ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$



con el perfil total del objeto ($S_p$) y el coeficiente de resistencia ($C_W$). De manera similar, la fuerza de sustentación ($F_L$) se calcula como:

$ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$



con la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el coeficiente de sustentación ($C_L$).

Con ambas fuerzas, podemos determinar el ángulo de ataque necesario para planear como:

$ \tan \phi =\displaystyle\frac{ S_p C_w }{ S_w C_L }$

ID:(15771, 0)


Modelo
Concepto


ID:(15190, 0)


Planear
Modelo

Si el objeto (avión/ave) mantiene un angulo de ataque levemente negativo, puede lograr que parte de la fuerza de sustentación contribuya a impulsar contrarrestando la resistencia. En la media de que la restante sustentación no sea mucho inferior a la fuerza de la gravedad se logra que el objeto se mantenga largamente en el aire. Se puede hablar de un descenso controlado extremadamente lento o planeo.

Variables
Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\phi$
phi
Ángulo de planeo
rad
$C_W$
C_W
Coeficiente de resistencia
-
$\rho$
rho
Densidad
kg/m^3
$F_W$
F_W
Fuerza de resistencia
N
$F_L$
F_L
Fuerza de sustentación
N
$m$
m
Masa del cuerpo
kg
$C_L$
C_L
Modelo simple para el Coeficiente de Sustentación
-
$S_p$
S_p
Perfil total del objeto
m^2
$S_w$
S_w
Superficie que genera sustentación
m^2
$v$
v
Velocidad respecto del medio
m/s

Cálculos

Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 
Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar


Ecuaciones

La fuerza de sustentación ($F_L$), junto con la envergadura de las alas ($L$), la densidad ($\rho$), el factor de velocidad superior del ala ($c_t$), el factor de velocidad inferior del ala ($c_b$), la largo superior del ala ($l_t$), la largo inferior del ala ($l_b$) y la velocidad respecto del medio ($v$), se encuentra en

$ F_L = \rho L ( c_b l_b - c_t l_t ) v ^2$



Si consideramos la superficie que genera sustentación ($S_w$), definido por la envergadura de las alas ($L$), la largo superior del ala ($l_t$) y la largo inferior del ala ($l_b$),

$ S_w = \displaystyle\frac{1}{2} L ( l_t + l_b )$



y para el coeficiente de sustentación ($C_L$), definido como

$ C_L = 4\displaystyle\frac{ c_t l_t - c_b l_b }{ l_t + l_b }$



obtenemos

$ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$

(ID 4417)

De forma similar a c mo se deriv la ecuaci n para la fuerza de sustentación ($F_L$) utilizando la densidad ($\rho$), el coeficiente de sustentación ($C_L$), la superficie que genera sustentación ($S_w$) y la velocidad respecto del medio ($v$)

$ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$



en esta analog a, lo que corresponde a la superficie que genera sustentación ($S_w$) ser equivalente a el perfil total del objeto ($S_p$) y el coeficiente de sustentación ($C_L$) a el coeficiente de resistencia ($C_W$), con lo que se calcula la fuerza de resistencia ($F_W$):

$ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$

El coeficiente de resistencia se mide y, en flujos turbulentos sobre cuerpos aerodin micos, generalmente se registran valores alrededor de 0.4.

(ID 4418)

Si consideramos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$), la fuerza en el planeo en la direcci n vertical es:

$ F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g $



y en la direcci n horizontal es:

$ F_L \sin \phi = F_w \cos \phi $



lo que nos permite eliminar la fuerza de resistencia ($F_W$), resultando en:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$



Por lo tanto, la fuerza de sustentación ($F_L$) es:

$ F_L = m g \cos\phi $

(ID 4421)

Si consideramos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$), la fuerza durante el planeo en la direcci n vertical es:

$ F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g $



y en la direcci n horizontal es:

$ F_L \sin \phi = F_w \cos \phi $



lo que nos permite eliminar la fuerza de sustentación ($F_L$), resultando en:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$



Entonces, la fuerza de resistencia ($F_W$) debe ser:

$ F_W = m g \sin \phi $

(ID 4422)

Consideremos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$). Con estas fuerzas, la fuerza de sustentaci n se calcula como:

$ F_L = m g \cos\phi $



y la resistencia como:

$ F_W = m g \sin \phi $



Podemos determinar el ángulo de planeo ($\phi$) dividiendo la fuerza de sustentación ($F_L$) por la fuerza de resistencia ($F_W$), lo que resulta en:

$\tan\phi=\displaystyle\frac{F_W}{F_L}$



Donde la fuerza de resistencia ($F_W$) se calcula utilizando la ecuaci n:

$ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$



con el perfil total del objeto ($S_p$) y el coeficiente de resistencia ($C_W$). De manera similar, la fuerza de sustentación ($F_L$) se calcula como:

$ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$



con la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el coeficiente de sustentación ($C_L$).

Con ambas fuerzas, podemos determinar el ngulo de ataque necesario para planear como:

$ \tan \phi =\displaystyle\frac{ S_p C_w }{ S_w C_L }$

(ID 4423)

Ejemplos


(ID 15177)

Una t cnica de vuelo es conocida como planeo. En esta t cnica, se utilizan las alas tanto para propulsarse como para mantenerse en el aire. Para lograrlo, es esencial ajustar el ngulo de ataque del ala de manera que la fuerza de sustentaci n compense la fuerza gravitatoria. En consecuencia, el planeo se convierte en un descenso controlado en el que se aprovecha la ca da para generar sustentaci n y, de esta manera, reducir la velocidad de forma controlada.

(ID 1171)

La clave para el planeo es inclinar el avi n o ave hacia adelante, es decir, tener un ngulo negativo representado por ERROR:6121,0. Con este ngulo negativo, el vector de la fuerza de sustentación ($F_L$) apunta hacia arriba y hacia adelante en lugar de hacia atr s. Esto da como resultado una fuerza de tracci n en lugar de la fuerza de resistencia ($F_W$), lo que impulsa al avi n o ave y genera velocidad, y a su vez, crea la sustentaci n necesaria.



Este mecanismo permite volar, pero es esencial entender que es una especie de ca da lenta y controlada, ya que no se logra un una fuerza de sustentación ($F_L$) vertical que contrarreste completamente el propio peso. Por lo tanto, es necesario llevar el planeador a altitudes elevadas o permitir que el ave gane altura inicialmente mediante su propia propulsi n. Luego, ambos buscan corrientes ascendentes que les permiten planear dentro de una corriente ascendente que es m s fuerte que la velocidad de descenso del planeador. De esta manera, pueden mantenerse en vuelo durante largos per odos de tiempo sin necesidad de aterrizar.

(ID 7044)

De manera similar a la definici n de el angulo de ataque del ala ($\alpha$) como el ngulo entre la l nea media del ala y el horizonte, se puede establecer su contraparte en el rango negativo, que se conoce como el ángulo de planeo ($\phi$).

Planeador Jonker JS3 Rapture (Air Cargo Week)

(ID 7047)

En el caso de las fuerzas, tenemos las siguientes acciones:

• la fuerza de sustentación ($F_L$) act a perpendicularmente al eje del avi n o ave.
• la fuerza de resistencia ($F_W$) act a a lo largo del eje del avi n o ave.
• la fuerza gravitacional ($F_g$) ($mg$) act a verticalmente.

Estas tres fuerzas se representan en el centro del diagrama:

Planeador Jonker JS3 Rapture (Air Cargo Week)

En el lado izquierdo, se observa la componente horizontal, donde la sustentaci n contrarresta la resistencia, actuando como impulso.En el lado derecho, se observan las componentes verticales, donde ambas fuerzas aerodin micas (sustentaci n y resistencia) se oponen al peso que act a sobre el centro de masa.Aunque las fuerzas se equilibran entre s , el planeador desciende debido a que su direcci n de vuelo est determinada por el ngulo de planeo.

(ID 7046)

El angulo de planeo es aquel angulo de inclinaci n en que la componente horizontal de la fuerza de tracci n contrarresta horizontal de roce mientras que la suma de las de sustentaci n y roce en direcci n vertical contrarrestan la fuerza de gravedad. Esta situaci n permite un descenso con un angulo igual al angulo de planeo que puede ser peque o permitiendo un descenso muy lento.

(ID 1586)

Si consideramos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$), la fuerza durante el planeo en la direcci n vertical es:

$ F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g $



y en la direcci n horizontal es:

$ F_L \sin \phi = F_w \cos \phi $



lo que nos permite eliminar la fuerza de sustentación ($F_L$), resultando en:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$



Entonces, la fuerza de resistencia ($F_W$) debe ser:

$ F_W = m g \sin \phi $

(ID 15769)

Si consideramos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$), la fuerza en el planeo en la direcci n vertical es:

$ F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g $



y en la direcci n horizontal es:

$ F_L \sin \phi = F_w \cos \phi $



lo que nos permite eliminar la fuerza de resistencia ($F_W$), resultando en:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$



Por lo tanto, la fuerza de sustentación ($F_L$) es:

$ F_L = m g \cos\phi $

(ID 15770)

Consideremos la fuerza de sustentación ($F_L$), la fuerza de resistencia ($F_W$), la masa del cuerpo ($m$), la aceleración gravitacional ($g$) y el ángulo de planeo ($\phi$). Con estas fuerzas, la fuerza de sustentaci n se calcula como:

$ F_L = m g \cos\phi $



y la resistencia como:

$ F_W = m g \sin \phi $



Podemos determinar el ángulo de planeo ($\phi$) dividiendo la fuerza de sustentación ($F_L$) por la fuerza de resistencia ($F_W$), lo que resulta en:

$\tan\phi=\displaystyle\frac{F_W}{F_L}$



Donde la fuerza de resistencia ($F_W$) se calcula utilizando la ecuaci n:

$ F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$



con el perfil total del objeto ($S_p$) y el coeficiente de resistencia ($C_W$). De manera similar, la fuerza de sustentación ($F_L$) se calcula como:

$ F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$



con la superficie que genera sustentación ($S_w$) y el coeficiente de sustentación ($C_L$).

Con ambas fuerzas, podemos determinar el ngulo de ataque necesario para planear como:

$ \tan \phi =\displaystyle\frac{ S_p C_w }{ S_w C_L }$

(ID 15771)


(ID 15190)

ID:(466, 0)