Bases físicas para un aeronauta improvisado

Te comento sobre el rescate aéreo de un californiano sostenido por globos metereologicos. Adiciono un cálculo básico de la altura máxima que puede alcanzar un aeronauta globero.

De acuerdo con el articulo: Flying high, thinking low? What every aeronaut needs to know, de Mark P. Silverman, The physics teacher vol 36, (1998)

Un joven deseaba fervientemente flotar placidamente 10 metros arriba de su jardín trasero, comiendo emparedados y bebiendo cerveza. Para cumplir su deseo el hombre compro 45 balones metereologicos, los infló con helio y los amarro a su silla de descanso. Encadeno la silla a su Jeep pesado. Entonces, se aprovisiono de bocadillos y una pistola de perdigones con la que podría reventar los globos para poder descender.

Lamentablemente, se liberó la cadena del vehículo y el muchacho ascendió rapidísimo, como un cuete, alcanzando el equilibrio hasta aproximadamente 3 400 m. Después de 14 horas un piloto de una línea comercial lo notó; poco después, el muchacho asustado y “congelado” fue rescatado por un helicóptero. Ya en tierra el improvisado icaro fue arrestado por su intento de volar en el corredor aéreo del Aeropuerto Internacional de los Ángeles.


Te cuento esta historia curiosa, porque puede ser útil para introducir el tema de fluidos estáticos en una clase de física para nivel medio superior. Para este fin vamos a desarrollar un pequeño problema de física, pues calcularemos la altura que pudo llegar este atolondrado joven con su improvisada nave aerostática.

Primero, empleando los datos de la noticia y del artículo citado, consideremos la masa de la carga:

  • El aeronauta 85 kg
  • Silla de jardín 20 kg
  • 45 globos metereologicos inflados 10 Kg
  • Un paquete de cervezas, una pistola de perdigones y emparedados 5 kg
Entonces la masa total es de 120 kg ; el volumen estimado de la improvisada nave es 144 metros cúbicos.

Luego, empleando el principio de Arquímedes podemos encontrar la densidad de la nave; el peso (P_e) es igual al empuje (E) y recordemos que el volumen de aire desplazado (V_l) es el volumen de la nave (V_o):

,

.



Ahora empleamos la presión como función de la profundidad para encontrar una estimación de la altura que alcanzo el joven:







Despejando la altura



Estamos listos para sustituir los datos, tomamos la presión atmosférica como la estándar (P = 10^5 Pa). Por tanto, la altura máxima que puede llegar el joven aeronauta es de 12 000 m. De acuerdo con la noticia, el joven fue rescatado a una altura aproximada de 3 400 m. Esta discrepancia sucede porque la presión atmosférica no es una constante, a mayor altura disminuye la presión atmosférica.

Pero el objetivo esta cumplido, contamos con una sencilla e interesante introducción al tema de hidrostática. Puedes consultar el artículo mencionado para mejorar y ampliar tus cálculos. Esperamos que sea útil esta información.

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