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Laboratorio de Mecánica de Fluidos II
Practica 5– Fuerza De Arrastre y Sustentación para cuerpos Romos y
Aerodinámicos.
7 de agosto del 2015, I termino académico
Rueda Palacios Jonathan Ricardo
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)
Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)
Guayaquil-Ecuador
jonrirue@espol.edu.ec
Resumen
En la práctica realizada se analizó el efecto de las Fuerzas de arrastre (Fd) y de sustentación (Fl)
para los distintos cuerpos, pelota de golf de diámetro D=43mm, esferas lisas de diámetro,
D=43mm y D=50mm respectivamente, disco liso de diámetro, D=50mm; y por ultimo un alerón
(cuerpo aeroforme “ala NACA0015”).
Para el análisis del cuerpo aeroforme se fue variando el ángulo de incidencia del flujo de aire
manteniendo una velocidad del aire (flujo) de aproximadamente 15m/s.
“Para los modelos siguientes se tomó distintas mediciones variando la velocidad del flujo de
aire (en un porcentaje de potencia de 10 en 10 iniciando de 20% hasta llegar al 100%), para
cada modelo de cuerpo analizado.” “De las cuales se sacó un promedio para obtener las tablas
de resultados (6-7-8-9-10) las cuales corresponde a los valores de los coeficientes de arrastre y
el numero de Reynolds, para el caso de el aeroforme se obtuvo el coeficiente de sustentación y
la variación de ángulos.
En las distintas graficas (1-2-3-4) se podrá observar la comparación entre cuerpos de la misma
naturaleza para el caso de las esferas lisa y entre cuerpos de mismo diámetro en el caso de la
pelota de golf con la esfera de 43mm y el disco con la esfera lisa de 50mm; en el caso del
cuerpo aeroforme se comparan los coeficientes de arrastre y de sustentación (Cd, Cl) para cada
ángulo de incidencia.”
“Para obtener los datos se uso un software (C15-12-306 Wind Tunnel with Manometer.) Este
nos permitió variar la velocidad del ventilador del túnel de viento y el ángulo de incidencia.”
Palabras clave: Cuerpo aeroforme, Cuerpos Romos, NACA, Coeficiente de Arrastre,
Coeficiente de Sustentación.
Abstract
In this practice explored the effect of the forces of drag (Fd) and lift (Fl) for different
bodies, diameter golf ball D= 43mm, smooth spheres of diameter D = 43mm and D =
50mm respectively, smooth disk of diameter, D = 50mm; and finally a spoiler
(aeroforme body "NACA0015").
2
For the analysis of aeroforme body was by varying the angle of incidence of the air flow
while maintaining a speed of approximately 15 m/s air (flow) for the following models
took various measurements by varying the speed of the airflow (in a percentage of
power from 10 to 10 starting from 20% to finalized at 100%), for each model analyzed
body.
Of which got an average for the tables of results (6-7-8-9-10), which corresponds to the
values of the coefficients of drag and the number of Reynolds, in the case of the
aeroforme coefficient of Airfoil and the variation of angles were obtained.
In different graphs (1-2-3-4) you can see the comparison between the same nature in the
case of areas smooth bodies and bodies of same diameter in the case of the golf ball
with the 43 mm dial and the blade with the smooth sphere of 50 mm; in the case of the
body aeroforme comparing the coefficients of drag and lift (Cd, Cl) for each incidence
angle. To get the data using a software (C15-12-306 Wind Tunnel with Manometer.)
This allowed us to vary the speed of fan wind tunnel and the angle of incidence.
Key words: aeroform body, blunt bodies, NACA, drag coefficient, lift coefficient.
Resultados
Teniendo los siguientes parámetros
constantes para los distintos cuerpos
analizados pelota de golf D=43mm, esfera
lisa pequeña D=43mm, esfera lisa grande
D=50mm, disco liso D=50mm y un cuerpo
aeroforme con la norma NACA: 0015 el
cual la aérea proyectada de superficie varía
dependiendo del ángulo de incidencia del
flujo (Cos (α)= x/0.061, A=x*0,145).[3]
Y los datos tomados de la práctica los
cuales se encuentran tabulados en las
respectivas tablas# 1-2-3-4-5 en la sección
de Anexos.
Como resultados generales obtuvimos: las
curvas de los distintos coeficientes de
arrastre (Cd) comparando su aumento o
disminución dependiendo de la forma y
características de los cuerpos esto se
encuentra graficado en los gráficos# 1-2-3,
Para el cuerpo aeroforme se graficaron las
curvas de coeficiente de arrastre y
coeficiente de sustentación con su
respectivo ángulo de incidencia (Cd, Cl vs
α) se puede observar para el análisis en el
grafico#4.
Previamente a los gráficos de análisis de
comparación se realizaron los cálculos
respectivos para obtener los coeficientes
requeridos, los resultados de estos cálculos
están disponibles en las tablas# 6-7-8-9-10.
Los datos utilizados, cálculos
representativos y tablas se anexan al final
del reporte.
Análisis de los resultados,
conclusiones y
recomendaciones.
En esta práctica, se realizaron distintas
comparaciones entre todos los análisis de
los diferentes cuerpos mostrados. “Se
observa en las gráficas obtenidas que
muestran como varía el coeficiente de
arrastre con el número de Reynolds (Cd vs
Re).” “En estas gráficas podemos ver que
en general los coeficientes de arrastres
permanecen constates a partir de un cierto
3
número de Reynolds, es decir que para
flujos turbulentos los coeficientes de
arrastre son independientes del número de
Reynolds.”
Comparamos las esferas lisas de distinto
diámetro (43 mm y 50 mm):
Las Tablas de datos promediados que se
utilizó, son la número 2 y 3 en la sección de
Anexos; los resultados, se encuentran en las
tablas número 7 y 8, de la sección Anexos;
Como podemos observar, la gráfica número
2 obtenido para las diferentes curvas de las
distintas esferas de diferente diámetro.
“Las esferas lisas de 43 y 50 mm de
diámetro se observa que el flujo forma
zonas de estelas lo que crea una gradiente
de presión muy grande el cual es el
principal contribuidor al coeficiente de
arrastre la diferencia de las dos en la fuerza
de arrastre es poco perceptiva ya que no
varía mucho ambas tienen un
comportamiento parecido en la curva
analizada de la gráfica# 2.” Observamos
como los valores Cd son muy cercanos y
en algunos puntos iguales por ejemplo en el
caso del punto cuando la potencia del
ventilador esta 100% los coeficientes de
arrastre son Cd=0,5507 para la esfera
pequeña y Cd=0,5506 para la grande con
esto podemos concluir que por la diferencia
de diametro no se puede observar un
cambio considerable en la fuerza de arrastre
pero a medida que el diametro aumente
considerablemente este cambio en el
coeficiente de arrastre será severamente
notorio.
Comparación entre la bola de golf y la
esfera lisa, ambas del mismo diámetro (43
mm):
Las tablas de datos promedio, son la
número 1 y 2 de la sección Anexos; los
resultados, se encuentran en las tablas
número 6 y 7, de la sección Anexos;
además, las gráficas obtenidas son la
número 1, de la misma sección de Anexos.
“Comparando los resultados obtenidos para
la esfera lisa y la pelota de golf de 43 mm
de diámetro vemos que la pelota tiene
coeficientes de arrastre menores a pesar de
tener dimensiones y números de Reynolds
iguales.” “esto muestra el gran efecto que
tiene la rugosidad (alveolos) en la superficie
de los cuerpos sobres el Cd, lo que retrasa el
desprendimiento de la capa límite y
ocasionando una zona de estelas más
pequeña, es por eso que una pelota de golf
puede avanzar mucha mayor distancia que
una pelota lisa ya que la esfera lisa se
desprende más rápido la capa limite y como
la estella es mayor a la estella que se
produce en la pelota de golf esta se ve
envuelta en una mayor resistencia por
arrastre que la hace perder velocidad.” Por
este físico motivo las pelotas de golf son
diseñadas con esa rugosidad en forma de
alveolos para mantenerse con una mayor
velocidad y permanecer más tiempo en el
aire ya el coeficiente de arrastre disminuye
respecto al de la esfera lisa y con el
disminuye la resistencia que la haría
descender más rápido.[4]
Comparación entre el disco y la esfera lisa
grande, ambos de diámetro (50 mm):
“Las tablas de datos promedio, son la
número 3 y 4 de Anexos; los resultados, se
encuentran en las tablas número 8 y 9, en
Anexos; además, las gráficas obtenidas son
grafico# 3.”
“Al observar en las tablas de datos, el
número de Reynolds permanece
aproximadamente constante, (tabla número
8 para la esfera de 50 mm de diámetro y
tabla número 9 para el disco plano de 50
mm de diámetro) esto se da, ya que, la
longitud característica (diámetro), y demás
parámetros como la velocidad, densidad y
4
diferentes viscosidades del aire,
permanecen prácticamente constantes.”
“Los coeficientes de arrastre Cd son
mayores para al disco plano, esto es
razonable, ya que el disco se encontraba
posicionado con respecto al flujo de aire en
la práctica era vertical (90°) con respecto al
plano del cuerpo (disco), lo cual aumenta el
coeficiente de arrastre; y la esfera de igual
diámetro posee un perfil más aerodinámico
por así decirlo en comparación con el disco,
lo cual ayuda a vencer la fuerza de arrastre
ya que se forma una estella.” “Por lo tanto
disminuye el coeficiente de arrastre
notoriamente comparado con el coeficiente
de arrastre del disco.” “Se puede entender
esta comparación, en base al desarrollo de
los perfiles automovilísticos, a medida que
se crean perfiles más aerodinámicos, que
vencieren la fuerza de arrastre el coeficiente
de arrastre (Cd) disminuirá la geometría en
este análisis es el punto clave.”
Análisis para el Cuerpo Aeroforme; Ángulo
de ataque en el que se produce disminución
del coeficiente de sustentación.
(Explicación):
Como se puede observar en la gráfica# 4 en
Anexo, el ángulo de incidencia donde
comienza a caer bruscamente el coeficiente
de sustentación (Cl) es aproximadamente a
los 10°.
Referenciado; A un cierto ángulo de ataque
comprendido entre 15° y 20° se forma una
“burbuja de separación” este caso, para
algunos tipos de perfiles, la burbuja se
explota, haciendo provocar una pérdida
rápida, la corriente está completamente
desprendida, y se dice que el perfil está en
pérdida, lo que da lugar a una caída en la
sustentación, la fuerza de arrastre sube
notoria y considerablemente y el perfil deja
de funcionar aerodinámicamente. [2]
Referencias Bibliográficas
[1]Cengel, Y. 2006. Mecanica de fluidos:
Fundamentos y aplicaciones. Sexta ed.
[2]Frank White, 6ta edición, p. 494
[3]http://www.aero.us.es/adesign/Slides/Pa
utas/Tema_Extra_Introduccion_Perfiles_N
ACA.pdf
[4]Archivo PDF, Ingeniería en los deportes,
tryengineering.
5
Anexos
Tablas d Datos promedios
Potencia porcentual
de velocidad de
ventilador%
Fuerza de arrastre
(Fd) V aire (m/s)
1 20 0 5,4
2 30 0 9,2
3 40 0,05 12,5
4 50 0,15 15,6
5 60 0,17 18,4
6 70 0,17 21,7
7 80 0,17 25,2
8 90 0,21 29,1
9 100 0,27 32,9
Tabla#1.Datos promedio de pelota de Golf de diámetro 43mm
Potencia porcentual
de velocidad de
ventilador%
Fuerza de arrastre
(Fd) V aire (m/s)
1 20 0 5,5
2 30 0 9,1
3 40 0,04 12,5
4 50 0,1 15,5
5 60 0,18 18,4
6 70 0,22 21,6
7 80 0,31 25
8 90 0,39 28,7
9 100 0,49 32,4
6
Tabla#2. Datos promedio de pelota lisa diámetro 43mm
Potencia porcentual
de velocidad de
ventilador%
Fuerza de arrastre
(Fd) V aire (m/s)
1 20 0 5,3
2 30 0 9,1
3 40 0,07 12,3
4 50 0,12 15,4
5 60 0,2 18,2
6 70 0,29 21,3
7 80 0,39 24,7
8 90 0,51 28,4
9 100 0,65 32,1
Tabla#3. Datos promedio de pelota lisa 50 mm
Potencia porcentual
de velocidad de
ventilador%
Fuerza de arrastre
(Fd) V aire (m/s)
1 20 0,01 4,6
2 30 0,09 8,4
3 40 0,24 11,6
4 50 0,35 14,3
5 60 0,48 17
6 70 0,65 20
7 80 0,86 23
8 90 1,14 26,5
9 100 1,44 29,8
Tabla#4. Datos promedio de Disco 50 mm
7
Angulo de
incidencia
(α)
Potencia
porcentual
de velocidad
de
ventilador%
Fuerza de
sustentación
(Fl)
Fuerza de
arrastre (Fd) V aire (m/s)
1 0 48 0,08 0 15,2
2 5 48 0,53 0 15,1
3 10,1 49 0,88 0,22 15,1
4 15,1 49 0,72 0,1 15
5 20,1 51 0,81 0,36 15,1
6 25,2 53 0,81 0,42 15
7 30,2 57 0,94 0,4 15
8 35,2 64 1,18 0,38 14,8
9 40,1 72 1,45 0,76 14,9
45,1 77 1,58 1,26 14,9
Tabla#5. Datos obtenidos para el cuerpo Aeroforme a (ala NACA0015)
Nota: No se adjuntan todos los datos promedio obtenidos debido a que la tabla de contenido es
bastante extensa, debido a esto se seleccionó los valores promediados de los datos por cada
velocidad del ventilador para los modelos (esferas lisas, Bola de golf, Disco), para el aeroforme
se escogió de igual manera el promedio de los datos para cada grado de rotación del mismo. Los
datos crudos obtenidos se pueden obtener si el lector así lo requiere.
Cálculos Representativos:
Calculo de Coeficiente de arrastre para la esfera lisa de diámetro de 43 mm
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴
FD: Fuerza de arrastre [N]
𝜌: Densidad del Aire [kg/m³]
V: Velocidad del aire [m/s]
A: Área característica dependiendo de la dirección del fluido y forma del objeto [m2]
D: Diámetro de la esfera [m]
𝜇: Viscosidad dinámica @28ºC [kg/m*s]
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴
8
FD: 0,04
𝐴 = 𝜋𝑟2 = 𝜋 𝐷2 /4 = 1.452∗ 𝐸−3[m2]
𝜌 = 1.169 [Kg/m³]
V=[5.5 m/s]
Cd= 2∗0,04
1.169∗5.52 1.452∗𝐸−3
Cd = 0,30
Calculo de coeficiente de arrastre para una esfera lisa de diámetro 50mm
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴 ;
FD: Fuerza de arrastre [N]
𝜌: Densidad del Aire [kg/m³]
V: Velocidad del aire [m/s]
A: Área característica dependiendo de la dirección del fluido y forma del objeto [m2]
D: Diámetro de la esfera [m]
𝜇: Viscosidad dinámica @28ºC [kg/m*s]
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴
FD: 0
𝐴 = 𝜋𝑟2 = 𝜋 𝐷2 /4 = 1.963∗ 𝐸−3[m2]
𝜌 = 1.169 [Kg/m³]
V=[5.5 m/s]
Cd= 2∗0,00167
1.169∗5.52 1.963∗𝐸−3
Cd = 0
Calculo de coeficiente de arrastre para Disco de diámetro 50mm
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴
FD: Fuerza de arrastre [N]
𝜌: Densidad del Aire [kg/m³]
9
V: Velocidad del aire [m/s]
A: Área característica dependiendo de la dirección del fluido y forma del objeto [m2]
D: Diámetro de la esfera [m]
𝜇: Viscosidad dinámica @28ºC [kg/m*s]
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴
FD: 0,00167
𝐴 = 𝜋𝑟2 = 𝜋 𝐷2 /4 = 1.966∗ 𝐸−3 [m2]
𝜌 = 1.169 [Kg/m³]
V=[4.6 m/s]
Cd= 2∗0,01
1.169∗4.62 1.966∗𝐸−3
Cd = 0,41
Calculo de coeficiente de para Bola de Golf de 43mm de diámetro.
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴
FD: Fuerza de arrastre [N]
𝜌: Densidad del Aire [kg/m³]
V: Velocidad del aire [m/s]
A: Área característica dependiendo de la dirección del fluido y forma del objeto [m2]
D: Diámetro de la esfera [m]
𝜇: Viscosidad dinámica @28ºC [kg/m*s]
FD: 0,04
𝐴 = 𝜋𝑟2 = 𝜋 𝐷2 /4 = 1.452∗ 𝐸−3 [m2]
𝜌 = 1.169 [Kg/m³]
V=[12.5 m/s]
Cd=2∗0,04
1.169∗12,52 1.452∗𝐸−3
Cd =0,30
10
Calculo de Coeficiente de arrastre y de sustentación ara el Aeroforme a (ala NACA0015)
Cd=2𝐹𝐷
𝜌𝑉2𝐴 ; C𝐿 =
2𝐹𝐿
𝜌𝑉2𝐴
𝐹𝐿: Fuerza de sustentación
FD: Fuerza de arrastre [N]
𝜌: Densidad del Aire [kg/m³]
V: Velocidad del aire [m/s]
A: Área característica dependiendo de la dirección del fluido y forma del objeto [m2]
Calculo de área cuando = 5o , se toma el area proyectada por el aeroforme. Entonces.
Cos(5)= x/0.061
X=0.06076, para el area se tiene que : A= X*0.145 =8.811*E-3
FD: 0,22
𝐴= 8.811∗ 𝐸−3 [m2]
𝜌 = 1.169 [Kg/m³]
V=[14.7 m/s]
Cd=2∗0,22
1.169∗15,12∗ 8.811∗𝐸−3
Cd =0,19
C𝐿 =2𝐹𝐿
𝜌𝑉2𝐴
𝐹𝐿 =0,88
CL=2∗088
1.169∗15,1^2∗ 8.811∗𝐸−3
CL= 0,76
11
TABLAS DE RESULTADOS BASADO Y CALCULADO DE LA TOMA DE DATOS
PROMEDIO PARA CADA PORCENTAJE DE POTENCIA DE VELOCIDAD.
Pelota de golf diámetro 43mm
% Re Cd
1 20 52484 0
2 30 88260 0
3 40 120473 0,37756998
4 50 149959 0,72725974
5 60 177670 0,59246235
6 70 209327 0,42596796
7 80 242430 0,3158605
8 90 279857 0,29260436
9 100 317124 0,29431978
Tabla#6. Obtenidos para cada velocidad del ventilador
Esfera lisa de 43mm.
% Re Cd
1 20 53240 0
2 30 88091 0
3 40 120172 0,30205599
4 50 149190 0,491116
5 60 177509 0,62731308
6 70 208051 0,55636866
7 80 240641 0,58523347
8 90 276647 0,55866092
9 100 312221 0,55074878
Tabla#7
12
Esfera de diámetro 50mm
% Re Cd
1 20 51428 0
2 30 87174 0
3 40 118329 0,40387524
4 50 147881 0,44167134
5 60 175358 0,52704371
6 70 205078 0,55795375
7 80 237678 0,55799475
8 90 273578 0,55194132
9 100 309464 0,5506336
Tabla#8.
Disco 50mm de dímetro
Potencia de velocidad% Re Cd
1 20 44431 0,4125188
2 30 80861 1,11337983
3 40 110255 1,55687834
4 50 137513 1,49401646
5 60 163472 1,44978235
6 70 191301 1,41844591
7 80 221391 1,41906469
8 90 255112 1,4170087
9 100 287104 1,4154332
Tabla#9.
13
Cuerpo Aeroforme (ala NACA0015)
Potencia de velocidad
%
Rotacion radial [O] CL Cd
48 0 0,06697619 0
48 5 0,45415534 0
49 10,1 0,76176383 0,19044096
49 15,1 0,64475748 0,08954965
51 20,1 0,73100596 0,32489154
53 25,2 0,77370898 0,40118244
57 30,2 0,93964657 0,3998496
64 35,2 1,27075659 0,4092267
72 40,1 1,66226217 0,87125465
77 45,1 1,96654622 1,56825838
Tabla#10. Promedios obtenidos para cada rotación.
Graficas de Curvas de coeficiente de arrastre y de coeficiente de sustentacion
necesarias para interpretar el analisis de resultados
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000
Co
efi
scie
nte
de
arr
astr
e (
Cd
)
Numero de Reynolds (Re)
Comparación Pelota de Golf y Esfera Lisa
Cd vs Re golf
Cd vs Re sphpeq
14
Grafico#1. Compara Bola de Golf y esfera lisa 43mm de diámetro
Grafico#2. Compara Esfera lisa de 43 mm y esfera lisa de 50mm de diámetro.
Grafico#3. Se compara esfera lisa y disco de 50 mm de diámetro.
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000
Co
efi
scie
nte
de
arr
astr
e (
Cd
)
Numero de Reynolds (Re)
Comparación Esfera lisa (pequeña y grande)
Cd vs ReEsf peq
Cd vs Reesfgrande
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000
Co
efi
scie
nte
de
arr
astr
e (
Cd
)
Numero de Reynolds (Re)
Comparación entre Disco y Esfera grande
Cd vsReDiscoCd vsRe esfgrande
15
Grafico#4. Se compara coeficiente de arrastre (Cd) y coeficiente de sustentación (Cl) para
el cuerpo aeroforme (NACA 0015)
Preguntas Evaluativas.
1. Investigue qué son los perfiles NACA y qué significan sus codificaciones. Incluya
un esquema donde se indiquen las dimensiones del ala referidas en las
codificaciones NACA. Explique qué significa la codificación NACA utilizada para el ala
utilizada en esta práctica.
“Son una serie de perfiles que fueron creados por la NACA (National Advisory Committee for
Aeronautics).
Primer dígito describiendo la curvatura máxima como porcentaje de la cuerda (% c). Segundo
digito describiendo la distancia de máxima curvatura desde el borde de ataque en 1/10 del
porcentaje de la cuerda. Dos últimos dígitos describiendo el máximo espesor como % de la
cuerda.”
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 10 20 30 40 50
Co
efi
scie
nte
s d
e a
rras
tre
y s
ust
en
taci
on
(C
d; C
l)
Angulo de ataque (α)
Comparacion de Cl y Cd del cuerpo Aeroforme
Cl vsAngulodeataqueCd vsAngulodeataque
16
“Para el análisis que realizamos NACA 0015 tenemos que los dígitos 00 indican simetría
respecto a la cuerda y los dígitos 15 indican que el máximo espesor del cuerpo es 15% de la
cuerda.”
2. ¿Qué es la estela y por qué es importante estudiarla en cuerpos romos y
aerodinámicos?
“La estela es la región que se forma detrás de un cuerpo debido a la separación de la capa límite,
la cual se caracteriza por la formación de vórtices periódicos y por presiones mucho más bajas
que la presión del punto de estancamiento.”
“ Las vibraciones generadas por vórtices cerca del cuerpo pueden causar que éste resuene
a niveles peligrosos si la frecuencia de los vórtices está cerca de la frecuencia natural del
cuerpo. Esta situación debe evitarse en el diseño de equipo expuesto a flujo de fluidos a alta
velocidad, como las alas de los aviones y los puentes suspendidos expuestos a vientos fuertes ya
que podrían causar un desastre.”
3. ¿Qué instrumento analógico utilizaría para medir las velocidades en la zona de la
estela en esta práctica?
“Un tubo de pitot (para medir la presión total o de estancamiento del fluido) con toma de
presión estática, con lo que podemos calcular la presión dinámica conociendo que:”
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑃 + 𝜌𝑉2
2
𝑉 = √2(𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑃)
𝜌
4. Investigue y explique los factores que contribuyen al arrastre total que
experimenta un cuerpo cuando se encuentra en un flujo.
“Uno de los factores que afectan al arrastre total es la magnitud de la sección donde el fluido
impacta con el cuerpo y de la forma de la superficie (rugosa o lisa).”
“El arrastre total sobre un cuerpo expuesto a flujo externo se debe a los efectos combinado de
las fuerzas de presión (debido al gradiente de presión que se desarrolla en la parte frontal).”
5. Investigue y explique al menos 4 métodos que se utilizan para reducir el arrastre
por fricción. ¿En qué se fundamentan estos métodos? ¿Por qué una pelota de golf sufre
menos arrastre que una pelota lisa con las mismas dimensiones?
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o “Hacer el flujo turbulento aumentando el número de Reynolds así el punto de
separación de la capa límite se retrasara, lo que crea una región de estelas más
pequeña.”
o “Hacer el cuerpo más aeroforme para retrasar la separación del flujo, gradiente de
presión disminuye y por lo tanto arrastre también.”
o “Reducir el área superficial del cuerpo para que los esfuerzos cortantes sobre esta
sean menores.”
o “Usar superficies rugosas causa el mismo efecto descrito anteriormente lo cual
sucede en la pelota de golf, como resultado esta tiene menor arrastre que una esfera
lisa de las mismas dimensione.”
6. De una explicación física de por qué se produce la sustentación
Dado que el aire es un gas y las moléculas son libres de moverse, cualquier superficie sólida
puede desviar un flujo. Para una aeronave de ala , tanto las superficies superior e inferior
contribuyen a la inflexión de flujo.
Para la elevación que se genere, el cuerpo sólido debe estar en contacto con el fluido: si no hay
fluido, no habrá fuerza sustentación.
La fuerza de sustentación es generada por la diferencia en la velocidad entre el objeto sólido y el
fluido. No hace ninguna diferencia si el objeto se mueve a través de un fluido estático, o el
fluido se mueve más allá de un objeto sólido estático.