AERODINAMICA

13 de diciembre de 2007

Resistencia Aerodinamica
Jos´ Juvenal Ram´ Martin
e
ırez
Marco Vinicio Tovar Padilla

Resumen
Se denomina resistencia aerodin´mica, o simplemente resistencia, a la componente de la fuerza que
a
sufre un cuerpo al moverse a trav´s del aire en la direcci´n de la velocidad relativa entre el aire y el
e
o
cuerpo. La resistencia es siempre de sentido opuesto adicha velocidad, por lo que habitualmente se dice
de ella que es la fuerza que se opone al avance de un cuerpo a trav´s del aire.
e

Introducci´n
o
Al igual que con otras fuerzas aerodin´micas, se utilizan coeficientes aerodin´micos que representan la
a
a
efectividad de la forma en la que un cuerpo se desplaza a trav´s del aire. Su coeficiente asociado es conocido
e
popularmente comocoeficiente de penetraci´n, coeficiente de resistencia o coeficiente aerodin´mico, siendo
o
a
esta ultima denominaci´n especialmente incorrecta ya que existen varias fuerzas aerodin´micas, con sus
´
o
a
respectivos coeficientes aerodin´micos, y cada uno de ellos tiene un significado diferente.
a

Marco Teorico
El coeficiente de arrastre es una medida adimencional que describe la cantidad de arrastreaerodinamico
causado por el flujo de un fluido, usado en la ecuacion de arrastre (1). Dos objetos de la misma area frontal
moviendose a la misma velocidad a travez de un fluido experimentan un arrastre proporcional a su CD .La
definicion del coeficiente de arrastre CD es
FD

=
···

CD

=

1
CD ρSV 2
2
2FD
ρSV 2

Donde:
FD Fuerza de arrastre (tambi´n se puede escribir como D de”drag”).
e
ρ Dencidad del medio(la dencidad del aire es de 1· 03 kg/m3 a 1700 metros sobre el nivel del mar).
S Superficie.

(1)

V Velocidad.
CD Coeficiente de arrastre (adimencional).
Si se obtiene un CD igual a uno es cuando todo el fluido que se acerca al objero se estaciona frente a el
es decir, que se detiene frente a el, pero como no es asi esto aumenta la presi´n sobre la figura esto haceque
o
tenga que pasar alrededor de esta (como en la figura 1). El CD cambia dependiendo de la forma tambien del
n´mero de Reynolds y la brusquedad de las superficies.
u

Figura 1: Objeto vs flujo
El numero de Reynolds se usa para saber si un fluido es laminar o no, es decir, para un fluido laminar
el numero de Reynolds es bajo y para uno turbulento es muy alto en el orden de los miles. El numerode
Reinolds esta definido como:
Re =

ρvs D
µ

(2)

ρ Dencidad del fluido.
vs velocidad del fluido.
D Diametro de la tuberia.
µ viscosidad del fluido(la del aire es de 1· 5 × 10−5 ).
A numeros de Reynolds bajos, que esto es para objetos peque˜os, en bajas velocidades o fluidos de alta
n
viscosidad, el flujo alrededor del objeto es laminar, CD no es una constante porque depende de lavelocidad,
y FD es proporcional a v en lugar de v 2 .

2

Experimento

Material Necesario

Riel de aire
Bomba de aire
Tubo de Pitot
Dinamometros con sencibilidad de 0.1 N y 1 N
Vernier
varios objetos (figura 2)
Se midio los diferentes obstaculos con el vernier para calcular su superficie, luego se colocaron sobre
el riel de aire con diferentes velocidades de flujo, se obtubo la fuerza dearrastre, esta fue medida con el
dinamometro.
Se obtubieron las diferentes velocidades segun la potencia de la turbina y la distancia de la salida de esta,
los resultados se muestran en la tabla (1) para poder calcular de forma mas presisa los calculos.
Todas las figuras est´n a la misma escala, la regla que aparece es solo comparativa para tener una idea de
a
las dimensiones de los objetos,esta tiene intervalos de 25mm. En la figura (2) se muestran todos los objetos
en las mismas dimensiones.
Distancia
10cm
15cm
20cm
25cm

1ra marca
6 m/s
5 m/s
3 m/s
2 m/s

2da marca
8 m/s
7 m/s
6 m/s
5 m/s

maxima
15 m/s
12 m/s
10 m/s
10 m/s

Cuadro 1: Velocidades respecto a la distancia de la salida de la turbina
En la tabla (1) solo se calcularon los numeros de...