Desmintiendo a los terraplanistas (8): ¿Por qué el efecto coriolis es tan selectivo?

Siguiendo con este ciclo de artículos ahora vamos a responder la pregunta acerca de los aviones y el efecto coriolis

Esta es una explicación del efecto coriolis por un experto en armas

Entonces, en artillería, las balas muestran que no vuelan en conjunto con la rotación terrestre cuando dejan la superficie y de acuerdo con esa explicación, los aviones de papel actuarían de la misma manera.

Si este es el caso para las balas de artillería y aviones de papel, entonces, ¿por qué no es lo mismo para aviones reales?, los aviones no apuntan al norte para ir hacia el este, de hecho, si los aviones ya no rotan con la tierra cuando dejan la superficie, entonces, los vuelos de este a oeste deberían ser más largos que los vuelos oeste a este y aterrizar en la pista de aterrizaje sería algo bastante difícil, todos los aterrizajes deberían ser así

¿no deberían haber indicadores de dirección planetaria, tal como hay indicadores de dirección del viento?, entonces, ¿Por qué el efecto coriolis es tan selectivo?

En primer lugar, qué es el efecto coriolis? en Wikipedia se define de esta manera.

Es el efecto que se observa en un sistema de referencia en rotación cuando un cuerpo se encuentra en movimiento respecto de dicho sistema de referencia. Este efecto consiste en la existencia de una aceleración relativa del cuerpo en dicho sistema en rotación. Esta aceleración es siempre perpendicular al eje de rotación del sistema y a la velocidad del cuerpo.fuente

En el siguiente video podemos ver un experimento simple como funciona este efecto, fíjense en la dirección que toma el chorro de agua mientras la base está girando.

Ahora bien, replicando lo que se afirma en el video, parte de una premisa que es que los aviones dejan de rotar con la tierra cuando dejan la superficie, esta premisa es falsa, ya que rompería por el principio de la inercia, los aviones cuando están en el suelo se mueven a la misma velocidad de la rotación de la tierra, cuando comienzan a moverse irán más lento o más rápido que la rotación de la tierra dependiendo si se mueven al este u oeste y cuando finalmente se eleven partirán con la misma velocidad con la que dejaron el suelo.

Haremos un pequeño experimento mental para entender mejor esto, la velocidad de rotación de la tierra en el ecuador es de unos 1674 kilómetros por hora en dirección Oeste a Este, y la rapidez de un avión comercial aunque varía dependiendo de la carga y las condiciones climáticas, en promedio despega a unos 295 kilómetros por hora, y si hablamos de un 787, puede llegar a una rapidez de crucero de 1040 kilómetros por hora ahora bien, veamos entonces la primera imagen con dos aviones detenidos en el suelo.En la imagen comparo las velocidades relativas a dos observadores, a uno que está en la tierra y a otro que está fuera de ella, que podría percibir el movimiento de rotación, ahora bien, cuando los aviones despegan ocurre lo que se muestra en la siguiente imagen.

Aquí vemos que al momento del despegue, si estamos en la tierra, los aviones alcanzan la misma rapidez aunque en sentido contrario, pero desde el punto de vista de observador desde fuera de la tierra la cosa cambia, vemos que ambos aviones se siguen moviendo en la misma dirección, para la rapidez no es la misma, mientras el avión gris se mueve 295 k/h más rápido que en un principio, el avión negro se mueve 295 k/h más lento.

Con respecto al asunto inicial, sobre si los aviones no deberían ser afectados por el efecto coriolis, la respuesta es si, pero como se explica en el mismo artículo de Wikipedia, el efecto poco perceptible.

Cuando un cuerpo sigue una trayectoria norte-sur sobre la Tierra (siguiendo un meridiano), la componente radial de su velocidad (la velocidad a la cual el cuerpo se acerca o se aleja del eje de rotación terrestre) depende de la latitud del cuerpo. Es fácil ver que la componente radial es {\displaystyle \scriptstyle {V_{r}=V_{NS}\sin(\mathrm {latitud} )}}. Cuando el cuerpo está cerca del ecuador, su distancia respecto al eje de la Tierra no cambia. Si la trayectoria del cuerpo es este-oeste y sigue un paralelo, su distancia respecto al eje terrestre no varía, pero ya hemos visto que sentirá una aceleración de Coriolis dirigida hacia el eje de la Tierra que vale {\displaystyle \scriptstyle {a_{eje}=2\omega V_{EO}}}. La componente paralela a la superficie de la Tierra depende de la latitud y es: {\displaystyle \scriptstyle {a_{c}=2\omega V_{EO}\sin(\mathrm {latitud} )}}.

Vemos que en los dos casos, visto desde la Tierra, un cuerpo que se desplaza sobre la superficie de la Tierra siente una aceleración lateral de valor {\displaystyle \scriptstyle {a_{c}=2\omega V\sin(\mathrm {latitud} )}} dirigida hacia la derecha de la velocidad.

Un cuerpo que se desplaza con una velocidad de 1 m/s, sin interacción con el suelo, a una latitud de 45° encuentra una aceleración lateral de Coriolis igual a:

{\displaystyle a_{c}=2\cdot 7{,}292\cdot 10^{-5}\sin(45^{\circ })=1{,}03\cdot 10^{-4}\mathrm {m/s} ^{2}}

lo cual corresponde a una fuerza lateral aproximadamente 100 000 veces menor que su propio peso. Dicho de otra manera, la trayectoria se desvía hacia la derecha como si el terreno estuviese inclinado hacia la derecha 1 milímetro cada 100 metros.

Si se trata de un avión cuya velocidad es 900 km/h (250 m/s), la aceleración será 250 veces mayor. El efecto será darle al avión una trayectoria circular de 4850 km de diámetro (a una latitud de 45°):

{\displaystyle a_{c}=2\omega V\sin(45^{\circ })=\textstyle {V^{2} \over R}}

{\displaystyle 2R=\textstyle {V \over \omega \sin(45^{\circ })}=\textstyle {250 \over 7{,}292\cdot 10^{-5}\sin(45^{\circ })}=4{,}846\cdot 10^{6}\ \mathrm {m} }

Por supuesto, el piloto corregirá esta desviación, pero no parece posible que pueda distinguirla de los efectos del viento o de los errores de reglaje de la posición neutra de los alerones de dirección y de profundidad.

Deja un comentario

A %d blogueros les gusta esto: