¿Por qué la densidad no hace que los aviones se estrellen?

Por la misma razón (ish) puedes flotar en el agua agitando las manos y los pies; Las cosas que se mueven en los fluidos producen fuerzas adicionales que pueden vencer la fuerza debido a una diferencia en la densidad. Piensa en estar en una piscina. Cuando comienzas a agitar las manos, sientes que en realidad estás “empujando” algo, que es cómo te las arreglas para sostener tu cuerpo a pesar del hecho de que aún puedes sentir que se tira hacia abajo. A pesar de que el agua es un fluido, todavía puedes expulsarlo. Lo mismo se aplica al aire, aunque con los aviones debes empujar mucho más rápido para obtener el mismo efecto.

La elevación (o la mayor parte de la fuerza causada por un fluido en movimiento) es proporcional a la densidad, por lo que si reduce a la mitad la densidad del fluido, reduce a la mitad la elevación (en general, aunque se complica más que con la viscosidad y la turbulencia). Por suerte, la elevación también es proporcional a la velocidad al cuadrado, por lo que si aumenta un 40% más rápido, puede compensar la pérdida de densidad y seguir teniendo la misma fuerza. Por supuesto, esto se descompone cuando se alcanza la velocidad del sonido, por lo que los aviones no pueden seguir volando más alto y más rápido.

La generación de sustentación aerodinámica es la forma de compensar el hundimiento causado por la densidad.

Si un avión se comporta de una manera que reduce la cantidad de sustentación que hace (tal vez al disminuir la velocidad o al cambiar el ángulo de ataque de las alas), entonces se hundirá y se estrellará como lo describe la densidad.

O, si una aeronave de hidrógeno (que no puede producir elevación aerodinámica) gana densidad al perder hidrógeno, se hundirá a medida que la densidad se aproxime y pase la del aire circundante.

Ser menos denso que el fluido circundante es solo un problema si estás tratando de flotar. Los submarinos varían su densidad al buceo y la superficie. Eso es también lo que hacen las aeronaves y los dirigibles. Los aviones generan activamente sustentación para compensar su peso. La densidad no entra en ella.

Así son los barcos y no se hunden. Aunque por una razón diferente. El movimiento de una aeronave a través del aire genera sustentación y cuando la elevación supera la masa de la aeronave volará

Cuanto más denso es el aire, más ascenso puede generar el avión. Más pesado que el aire significa que el avión no flota, vuela. En el aire de baja densidad, el avión lucha por elevarse lo suficiente, por lo que hay un techo por encima del cual no puede volar.

Ver ¿Cómo explicas cómo vuelan los aviones a un estudiante de secundaria?