Resistencia 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 a dichavelocidad, 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 como coeficiente depenetraci´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 arrastre aerodinamico causado porel 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 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 metrossobre el nivel del mar). S Superficie. = ··· = 1 CD ρSV 2 2 2FD ρSV 2 (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 hace que o tenga que pasar alrededor de esta (como en lafigura 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 numero de Reinolds esta definido como: Re = ρ Dencidad del fluido. vsvelocidad 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 la velocidad, y FD es proporcional a v en lugar de v 2 . ρvs D µ (2)

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ExperimentoMaterial 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 de arrastre, esta fue medida con el dinamometro. Se obtubieron las diferentes velocidadessegun 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 mismasdimensiones. 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 Reynolds de la primera distancia debido a que en las siguientes el turbulencia es tal que no se sabria cual es el diametro de...