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Pregunta a eliax: ¿Vuelan más rápido los aviones en contra de la rotación terrestre?
eliax id: 11272 josé elías en sep 5, 2014 a las 01:27 AM (01:27 horas)
AviónEsta pregunta que respondo hoy curiosamente me la hicieron en la casa de mis padres hace un par de días, y un día después el lector Emmanuel Baez Guerrero hizo la misma pregunta en el grupo oficial de eliax en Facebook, por lo que decidí responderla oficialmente por este medio ya que estoy seguro que esta pregunta la han ponderado muchos de ustedes…

La pregunta es, ¿vuelan los aviones más rápidamente cuando vuelan en dirección contraria a la rotación de la Tierra?

A simple vista la respuesta aparenta ser que sí, ya que uno asumiría que si la tierra bajo el avión se mueve en dirección opuesta a la dirección en la que vuela el avión, que entonces el avión se mueve más rápido en relación a la Tierra en esa dirección que si tuviese viajando en la misma dirección de la rotación de la Tierra, pero como veremos en un instante, esa es una conclusión errónea.

Y la razón por la cual llegamos a esa conclusión errónea es que nuestros instintos nos engañan, debido a que no tomamos en consideración una de las fuerzas más básicas de la naturaleza, la inercia, o esa fuerza que hace que los movimientos quieran continuar en la misma dirección y/o rotación en la que están sometidos.

Un buen ejemplo de fuerza inercial es un automóvil tratando de girar en una esquina: Antes de este girar en la esquina hay que bajar la velocidad y casi detenerse, ya que si tratamos de doblar en 90 grados (es decir, en “L”) sin bajar la velocidad nos daremos cuenta que el auto desea continuar su rumbo de linea recta y no doblar (y en este caso, con efectos posiblemente catastróficos).

Otro ejemplo, y quizás más relevante a nuestra pregunta, es un tren. Si estamos dentro de un tren, y este acelera poco a poco hasta alcanzar digamos 200kph constantes, llegará un tiempo en donde todo lo que hagamos dentro del tren se sentirá como todo lo que hacemos fuera del tren, aun este esté viajando a tales velocidades.

Es decir, si estás dentro del tren, y tiras una bolita hacia arriba, esta caerá directamente hacia abajo en tu mano, en vez de salir volando de tu mano a 200kph en velocidad contraria al tren.

Eso se debe a que tanto tu, como la bolita y todo lo demás dentro del tren, ganaron energía inercial por medio de la aceleración del tren, y ahora en relación al tren sus velocidades son netamente cero, aun sus velocidades en relación a las paradas del tren sea de 200kph.

Pues similarmente, cuando un avión está estacionado en un aeopuerto (y asumamos que estamos en el ecuador terrestre), este se está moviendo junto con la Tierra a una velocidad aproximada de 1670kph (o cerca de medio kilómetro por segundo), pero nadie lo nota, ya que el avión (y todos los pasajeros) están siendo sometidos a la energía inercial de la Tierra y ya están “acostumbrados” a la velocidad y no la sienten.

Sin embargo, esa velocidad es importante notarla ya que en el momento que el avión despega del suelo sucede exactamente lo mismo que sucedió con la bolita en el tren: El avión sigue sujeto a la velocidad inercial adquirida y por tanto cualquier movimiento relativo que haga (como por ejemplo, con la propulsión de sus motores) será relativo a esa velocidad que ya tenía.

¿Qué significa eso? Que no importa en cual dirección vuele el avión, la fuerza inercial seguirá surgiendo efecto y por tanto el avión volará de igual manera y velocidad (en relación al suelo) en cualquier dirección que se dirija.

Una analogía con la bolita en el tren es tener a dos personas tirándose la bolita dentro del tren, parado uno en el extremo del vagón y otro en el otro extremo. No importa en cual dirección se pasen la bolita, esta no cambiará su velocidad en relación a los 200kph que va el tren.

Por otro lado, es conocimiento popular que en muchos lugares geográficos de la Tierra los aviones vuelan más rápidamente en dirección este-oeste (o viceversa) que en vía contraria, pero entonces ¿qué pasa aquí?

Pues en estos casos no hay ningún misterio y la respuesta es bastante sencilla: En el aire (y similar al mar) existen corrientes de aire que pueden ser aprovechadas por los aviones para “subirse” a ellas y en esencia aprovechar el viento para ahorrar combustible y/o viajar más rápidamente. Estas corrientes de aire son por lo general constantes (o al menos, por temporada) y por tanto son muy bien conocidas, y de paso un tanto relacionadas a fenómenos atmosféricos como El Niño o La Niña. Si vieron la película Buscando a Nemo, hay una escena en donde las tortugas marinas se meten en una corriente de agua submarina para viajar más rápidamente, y esencialmente es el mismo concepto.

Noten además que todo este tema tiene una curiosidad adicional: ¿Qué sucedería si una nave espacial, que no ha sido sujeta a la velocidad inercial de rotación de la Tierra, se acerca a la Tierra y se coloca flotando a unos kilómetros de altura?

Pues un par de cosas curiosas pueden suceder. Si la nave se posa lejos de los efectos de la atmósfera terrestre (digamos, más de 200km de altura), esta sencillamente se posará en el espacio mientras la Tierra rota bajo sus pies (aunque ojo, aquí entra un tema de órbitas y gravedad que no hace esto del todo correcto, pero para fines didácticos es esencialmente correcto).

Por otro lado, si la nave se posa a digamos 2km de altura, sucederá que la fuerza inercial de todas las partículas que forman la atmósfera (es decir, lo que comúnmente llamanos “el aire”) empezarán a “empujar” la nave en la misma dirección de rotación de la Tierra y eventualmente esta llegará a una velocidad estable (apuntando a cero) en relación a la superficie terrestre.

¿Curioso, no?

autor: josé elías

Comentarios

  • De esto mismo estábamos hablando ayer en el trabajo!!!!!

    • Creo que podemos ver tambien la velocidad del avion, en el monitor de en frente de cada asiento se pueden ver los siguientes datos:

      la temperatura exterior (que es congelante o bajo cero),

      la velocidad del avion,

      y la distancia para llegar.

      La velocidad de el avion se toma en cuenta segun como se mueve respecto a la tierra, los aviones tienden a ir a una velocidad dada sin afectar la altura o direccion (contra reloj o reloj), en otras palabras, la velocidad de el avion depende de el piloto mas que de la rotacion.

      Es como cuando se va en un automovil, cuesta arriba o cuesta abajo, depende de el conductor si el auto va rapido o lento cuesta arriba o cuesta abajo.

      Ahora, si vemos los caballos de fuerza utilizados en ambas direcciones con los mismos vientos (de cola o no) y la misma altura podriamos tener una mejor idea.

  • Más claro ni el agua y me gustó lo de la nave espacial al final.

  • Me quedo bien claro! Solo una duda, en el ejemplo del auto al doblar no es la fuerza centrífuga la que actua en vez de la inercial?

    • En realidad no existe la fuerza centrífuga, simplemente por inercia el coche tiende a salirse de la trayectoria pero no hay una "fuerza" que le empuje a salirse, es justo al contrario, lo que no hay es una fuerza suficiente para que no se salga de la trayectoria.

      • Habrá querido decir Fuerza Centrípeta.

  • Buen momento para recordar el día ganado por Phileas Fogg en La Vuelta al Mundo en 80 días de Julio Verne. Algo así como viajar desde Nueva York a Los Ángeles, saliendo a las 8 de la mañana, en vuelo de poco más de seis horas y llegar a las 12, apenas 4 horas después por el cambio del uso horario

  • Así es, en efecto.
    Pero quiero añadir un dato curioso, ya que hablamos de aviones:

    Sucede que dependiendo de la altitud a la que vuele el avión durante su trayecto, éste tardará más o menos tiempo en llegar a su destino (suponiendo una velocidad constante, así como viento neutro). Así, en un vuelo en línea recta desde New York a Tokyo, el avión tardará más tiempo si vuela a gran altitud, y tardará menos tiempo si vuela lo más cerca posible del nivel del mar.
    Esto son puras matemáticas, ya que lo que ocurre es que al ser la tierra curva, a mayor altitud el avión tiene que recorrer una mayor longitud de arco, y a menor altitud dicho arco será menor.
    Se puede imaginar como una pista de atletismo, las cuales tienen varios carriles. Si se corre por el carril interior, la longitud de la pista es menor, y por tanto se tarda menos en recorrerla. En cambio, en las pistas exteriores la longitud es mayor y por ello se tarda más tiempo en dar una vuelta completa.
    Saludos!

    • Además a mayor altitud la tenue atmosfera dificultaría la flotación del avión en la atmosfera y el escaso oxigeno haría perder eficacia a los reactores.

      • Llevando el asunto al límite, podríamos hacer que el avión volase a 1 kilómetro de altura, esquivando las montañas que encontrase. Seguro que ahí es la mar de eficiente xD.

        Obviamente, estoy bromeando, por si alguien no se ha dado cuenta ...

        Saludos !

  • Creo que la pregunta de este artículo está inspirada en que muchos creen que el viaje en avión es más corto en una dirección que en otra, debido a la rotación de la Tierra y el cambio horario que se sufre al viajar. Esto da la sensación de haber tenido menos horas de viaje cuando llegamos a un destino situado en una zona horaria unas horas más temprano que el original.

  • Excelente artículo! Muy curioso!!!!

  • Pero si viaja en sentido contrario a la rotación, se tarda menos en recorrer A-B que si viajara a favor de la rotación en la misma distancia A-B?

    • Eso es con física clásica, pero hoy sabemos (gracias a la explicación que di de la fuerza inercial) que eso solo aplica para cuerpos estáticos que no toman en consideración cosas como inercia o distorsiones del espacio-tiempo por motivos de la Relatividad como explicó Einstein.

    • Te recomiendo que leas algunos libros sobre relatividad. Suelen explicar el ejemplo del reloj de luz ( un aparato con dos espejos y un rayo de luz que marca el tiempo, y lo miran desde 2 sistemas de referencia, desde un tren y desde fuera ).

      Por ejemplo, la distorsión relativista del tiempo se debe a que la velocidad de la luz es independiente del sistema de referencia, de forma que en el reloj de luz, en efecto, para un observador fuera del tren el tiempo pasa a cámara lenta debido a que la luz tiene que hacer un trayecto distinto. Sin embargo, si disparases una pelota, como la velocidad de esta depende del sistema de referencia, aunque en principio necesita más distancia para un observador externo al tren en tocar una de las paredes, también va con más velocida debido a que se ha lanzado desde el tren, y ambos efectos se compensan.

      Es más, voy a buscar en mis libros sobre relatividad el asunto y mañana pongo por aquí una explicación matemática un poco más detallada.

      Saludos !

      • Sos un charlatan. Hace un curso de astronomia haceme el favor antes de decir cosas como que la rotacion de la tierra sobre su eje es de 1670 km/h. Soy astronomo afisionado y piloto privado de avion. Y me da verguenza ajena los que dicen aca. Ni quiero leer mas articulos. Papeloneros!

        • ¿Astrónomo aficionado?

          Léete esto que avala lo que dice el artículo http://www.universetoday.com/26623/how-fast-does-the-earth-rotate/

        • ¿ A quién querías responderle esto ?. A mí o a jose elias ?. Yo en mis comentarios no he dicho la velocidad de rotación terrestre, así que supongo que en realidad quieres responder a elias. Además, la mayoria de lectores que dicen que no van a leer más artículos suelen volver al cabo de pocos minutos, como bien ha quedado demostrado en multitud de blogs, en los que figuran las direcciones IP de los visitantes y el asunto resalta en exceso. Creo que elias puso una vez un artículo con las clasificaciones de los tipos de lector en el blog, desde luego tiene razón ...

          Saludos !

  • Hermoso y didactico. Recuerdo de niño cuando lo entendí leyendo un ejemplar de la revista Muy Interesante.
    Ahora pienso que cara pondra mi hijo cuando tenga edad para entenderlo.
    Salu2!

    P.D. Eliax, habrá algun especial para el día 9...?.

  • Pregunta Eliax: ¿Que pasa si consigo viajar en un jet a 1670kph (vel de rotación de la tierra) en la dirección exactamente opuesta en la que gira la tierra? sucedería algo especial o seria como cualquier viaje común?

    Otra pregunta basada en lo que dice el lector Juan Carlos en el comentario #5, ¿cuando un habion viaja grandes distancias, este debe hacer algún movimiento especial para seguir en la curvatura de la tierra o la misma fuerza de gravedad se encarga al 100% de eso? es decir, digamos que si el avión no hace ningún movimiento mas que seguir derecho, ¿este podría seguir y eventualmente salir al espacio?

    Gracias

    • Si viajas a 1670kph no va a pasar nada especial. Lo que debes entender es que *todas* las velocidades se miden en relación a algo, y en este caso estarías viajando a 1670kph en relación al suelo bajo el avión.

    • Lo que yo veo de especial es que al viajar de esta manera durante muchas horas tendríamos la percepción de que el sol nunca se moviera de su posición (o estrellas si viajamos de noche) pero si el viaje fuese de varios días, semanas o meses, si que viéramos que se mueve el sol pero muy lentamente, esto por el movimiento de traslación de la tierra.

      • Humm, no se me había ocurrido, muy interesante lo que dices, sería siempre de día en el avión, a no ser que cuando partiste con el avión fuese de noche y te quedases siempre en esta posición ...

        Saludos !

    • De donde sacaste que esa es la velocidad de rotación?!

      • Bueno, realmente, como todos los movimientos son relativos, yo podría lanzar un avión de papel a 3 metros por segundo de velocidad y decir que esta es la velocidad terrestre sin especificar en relación a que lo estoy midiendo xDDDD. Sin embargo, en este caso, una manera facil de calcularlo es dividiendo el perimetro en el ecuador entre 24 horas y ahí si que tenemos la velocidad de rotación con respecto al polo norte, por ejemplo, el cual no rotaría comparado con el ecuador.

        Saludos !

  • Jose!
    de verdad peculiar post.
    hay la sensacion que este tema es de todos conocido, pero parece que no.
    me temo que de repente se pondra comentarios que todo se debe a las maravillas de dios.
    al respecto Bertrand Russell, dijo :No creo en la existencia de dios. Pero si existiera, yo lo acompanaria un poco mas lejos.

    jose

  • Existe un caso en donde sí importa y es el caso de los cohetes espaciales. siempre se lazan de oeste a este para aprovechar la rotación terrestre.

    • Recuerda que el aire es producido por la superficie de la Tierra misma, por lo que ya viaja a la misma velocidad quea superficie de la Tierra (debido a la energía inercial) por lo que el tema de la fricción que mencionas no aplica en este caso.

      Esto definitivamente no es super intuitivo, pero si prestas atención al ejemplo de la bolita en el tren en el texto del artículo entenderás mejor.

      Abrazos.

    • Los "cohetes" alcanzan la velocidad de escape para salir de la atracción gravitatoria!!! Nada que ver!

      • En ningun lado mensioné fricción josé y efectivamente leandro, hablo de escapar de la atracción gravitatoria. Es un comentario del único caso aprovechable de la velocidad de rotación terrestre. todos los casos aquí expuestos son con ejes de referencia de la propia tierra, pero con respecto al sol se aprovecha la rotación y la traslación terrestre para ahorrar combustible. Aquí está bien explicado: http://danielmarin.naukas.com/2014/01/03/como-viajar-la-luna/

  • Me queda muy claro que la velocidad de un movil dentro de un sistema inercial sera el mismo; sin embargo, mi intuicion me dice que si la rotacion de la tierra es capaz de provocar el efecto coriolis, esto significa que la superficie de la tierra misma se mueve con una velocidad mayor que la del aire en las Alturas y el aire del Ecuador con respect a los polos (porque el radio es menor), y el aire experimenta una friccion de arrastre por efecto de la rotacion. De ahi que si el avion se impulsa contrario a la rotacion de la Tierra entonces supondria que estaria navegando contra corriente, y experimentaria una menor velocidad relativa a la Tierra.

  • Hola Elias Buen comentario.. en definitiva los aviones viajan mas rápido por aprovechar la corrientes aeras atmosféricas, pero y si la ruta Fuese de polo a polo, no de occidente a oriente, que tanto se desvía un avión para compesar la rotación terrestre?. ya que la leyes de balísticas sí toman como punto de referencia la rotación de la tierra?

  • Como extrañó los artículos fe Eliax, a leer este tema me puso tan nostálgico y más cuando viene cargada de buena ciencia.

  • eliax pq no comentas sobre la pelicula lucy??

  • Excelente... así es.

  • Como la tierra se mueve a velocidad constante, da lo mismo para que sentido viajen.

  • La tierra gira a 1670 km/h y un avion comercial viaja en promedio a 700 km/h.

    Lo que estas diciento en tu articulo es:

    1.- que un avion que viaja de este a oeste a 700 km/h en realidad esta volando en reversa. (Y ADEMAS ASI LO VERIA UN OBSERVADOR EXTERNO A LA TIERRA)

    2.- que si una nave (que ha estado libre de la fuerza de rotacion terrestre) entra a la atmosfera, se encontrara en cuestion de instantes con una corriente infinita de particulas impactando conta ella a 1670 km/h, sin hacerla salir de trayectoria, perder el control o causarle daños fisicos, sino que al contrario le darian un impulso leve y gradual hasta hacerla alcanzar unpunto de equilibrio.

    Si es asi, Woow la aeronautica esta llenade genios.

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por "Adrianito" en feb 3, 2011


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