UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICOFACULTAD DE INGENIERAMATERIA: LAB. MECANICA DE FLUIDOS IIGRUPO: 11PROFESORA ING. ESCALANTE CAMARGO MAURICIO IVAN INGALUMNO (S):EDWARD ALBORES CASTROAMLCAR SAAVEDRA PICAZOPRCTICA 4 Arrastre y sustentacinFecha 17-03-15

INTRODUCCINUn cuerpo en movimiento inmerso en un fluido experimenta fuerzas ocasionadas por la accin del fluido. Si se consideran todas las fuerzas y todos los efectos, los clculos resultan muy complejos. Para fines de los mismos, slo se consideran dos fuerzas resultantes de mayor importancia: el arrastre y la sustentacin. Ambas son iguales, sin importar si es el cuerpo el que se mueve a travs del fluido, o si el fluido se mueve alrededor del cuerpo. El arrastre es la fuerza ejercida por el fluido en direccin contraria a la fuerza que ejerce el cuerpo en movimiento. Es decir, es una fuerza que el fluido opone, contrarrestando el movimiento de un cuerpo. Este fenmeno puede ser observado cotidianamente en cualquier medio de transporte, dado que stos se desplazan inmersos en fluidos. La fuerza de arrastre debe contrarrestarse con una fuerza de propulsin que vaya en direccinopuesta al arrastre. Para obtener esta fuerza, se requiere el empleo de cierta energa, por lo que siempre se busca disminuir el arrastre. Sustentacin es la fuerza ocasionada por el fluido en direccin perpendicular a la direccin del movimiento del cuerpo. Su aplicacin ms importante se encuentra en el diseo de partes de aviones y aeronaves, particularmente en las alas, llamadas aeroplanos. En base al anlisis de fuerzas, se obtiene cierta geometra que permite que exista fuerza de sustentacin tanto encima como por debajo del aeroplano. A la vez, se debe considerar que la fuerza de sustentacin debe ser al menos igual que el peso de la aeronave para que esta vuele. Al estudio de las fuerzas en cuerpos en movimiento inmersos en aire y otros gases se la llama aerodinmica. En cambio, al anlisis de desempeo de cuerpos inmersos en agua se le llama hidrodinmica. Dentro del estudio de la sustentacin y el arrastre se pueden considerar muchos conceptos como similares entre s, despreciando la naturaleza lquida o gaseosa del fluido. Sin embargo, en casos particulares como altas velocidades no es as, debido a que los gases tienen a comprimirse en estas condiciones. En el estudio del arrastre y la sustentacin, los lquidos se consideran incompresibles, aunque se ha demostrado que pueden llegar acomprimirse.INTRODUCCIN (DE VIDEOS) SAAVEDRA PICAZO AMILCARPrimero empieza mostrando imgenes y explica la fuerza que se opone al movimiento que se llama Drag que en espaol significa arrastre, explica que esas fuerzas se utilizan nicamente para los gases y los fluidos lquidos, y muestra esta misma resistencia que tienen los objetos a moverse en los fluidos con una bola de metal y una pluma, pero si este experimento demuestra como en el vaco la velocidad para cualquier objeto sera la misma sin importar su peso o su forma y lo muestra en el video y lo demuestra con una pluma y un objeto de metal, despus de esto nos muestra las pruebas en un tnel de viento dentro de un laboratorio, primero se tom una forma esfrica y se le va incrementando la velocidad, se ve que es un experimento de hace muchos aos por todos los aparatos que utiliza incluso el micrfono su ve muy antiguo, pero es muy ilustrativo, la fuerza que se genera sobre el objeto se va incrementando y despues en un momento se reduce y despus se vuelve a incrementar, observndose la transicin del fluido. En la segunda parte hace el experimento pero esta vez con dos salidas de aire, enlaces se ponen dos bolas diferentes una totalmente lisa y la segunda con pequeos crculos tallados concntricamente, se va aumentando nuevamente la velocidad del aire y primero como se esperaba la fuerza de arrastre de la bola marcada es mayor pero cuando se le va an ms la velocidad la fuerza de arrastre de la bola lisa supera a la marcada. Seguido de esto se ponen dos figuras con diferente geometra pero con radio mximo igual, y se puede ver que la segunda que es totalmente redonda tiene una fuerza de arrastre mayor que la otra y se mantiene de esta manera an cuando aumenta la velocidad del aire despus realiza una prueba en dos sesiones llenas de glicerina inserta 2 objetos muy parecidos a los anteriores pero en escala menor, esta vez la figura esfrica es la que se mueven ms rpido a diferencia de otra con forma de gota alargada. Por ltimo el tercer link nicamente da un breve resumen de lo acontecido en los otros dos.En el cuarto y ltimo vdeo del arrastre habla acerca cmo reducir el arrastre y es indiscutiblemente una excelente manera haciendo ms aerodinmicos los objetos se ve con el experimento donde con la misma velocidad del aire el objeto que es ms aerodinmico tiene un arrastre mucho menor y me sorprendi que la barra circular tuviera un arrastre grande. EDWARD ALBORES CASTROLa dinmica de fluidos se enfoca en el estudio de los movimientos de gases al contacto o friccin con un slido, es decir la relacin de solidos fluidos. Dentro del estudio y realizacin de experimentacin de movimiento de fluidos es muy importante la particularizacin de la velocidad como termino constante. As pues durante la gran mayora de este primer video se realiza un experimento en el cual se hace mostrar la relevancia que tiene el arrastre con la velocidad y es que hasta crece a grado exponencial. En la grfica que se presenta se muestra la relacin de arrastre contra velocidad.En el segundo videos se realiza un experimento en el cual se hace incidir dos flujos de aire a la salida sobre dos volmenes el primero es totalmente liso y el segundo contiene unas ranuras ralladas en forma concntrica. Con velocidades bajas la bola rallada aparentemente posee mayor arrastre pero sucede que conforme aumenta la velocidad sucede lo contrario pues la bola lisa incrementa en el arrastre con respecto a la bola muescada. Por otro lado al colocar volmenes totalmente distintos pero con rea de incidencia en el fluido similar para los dos flujos, el arrastre es mayor en la forma esfrica y es que se deben a los momentos cortantes alrededor del punto mximo de contacto con la esfera.El tercer video es un recordatorio de lo acontecido y las conclusiones que se han obtenido a partir de los anteriores experimentos. El ltimo video trata el tema de reducir el arrastre y esto se logra mediante el diseo de muescas o desniveles en zonas terminales como un ala de avin, en el video se hace un experimento de una estructura angular en la cual se hace incidir un flujo de aire pero debido a la desviacin angular disminuye el arrastre.

Desarrollo Para distintas figuras se ira midiendo la fuerza de arrastre con diferentes velocidades del aire. Figura 1

1

[Hz]V[m/s]F[N]

155.30.085

207.350.16

259.30.255

3011.220.355

3512.130.46

4013.50.555

4615.850.772

Figura 2

2

[Hz]V[m/s]F[N]

155.30.055

207.350.08

259.30.12

3011.220.17

3512.130.24

4013.50.3

4615.850.39

Figura 3

3

[Hz]V[m/s]F[N]

155.30.035

207.350.06

259.30.1

3011.220.16

3512.130.22

4013.50.28

4615.850.365

Figura 4

4

[Hz]V[m/s]F[N]

155.30.085

207.350.18

259.30.295

3011.220.42

3512.130.61

4013.50.78

4615.851.02

Figura 5

5

[Hz]V[m/s]F[N]

155.30.01

207.350.025

259.30.04

3011.220.06

3512.130.085

4013.50.11

4615.850.15

Para esta ltima figura se obtiene el volumen con ayuda de estas tres fotos y se compara con el de la nasa

Figura 6 perfil del ala

6Arrastresustentacin

[Hz]V[m/s]F[N]F[N]

155.30.0250.025

207.350.040.02

259.30.0650

3011.220.095-

3512.130.12-

4013.50.145-

4615.850.18-

Perfil del alaANALISIS DE RESULTADOS Delos resultados obtenidos a partir de las fuerzas se observa claramente que

figuraFuerza prom. [N]

fig.10.38

fig.20.19

fig.30.17

fig.40.48

fig.50.07

Por tanto la fuerza que ejerce mayor fuerza de arrastre es la figura 4 la cual es la que pertenece a la figura con forma de semi-circunferencia volteada y la anterior a esta es justamente la esfera la figura 1 de la cual todo el fluido lo rodea o lo circunda perfectamente, y de ese modo se aprovecha al mximo el fluido para arrastre.

CONCLUSIONES

SAAVEDRA PICAZO AMILCAR Como conclusiones de esta prctica nicamente comparar la forma del objeto con la cantidad de energa que se utiliza para que un fluido pase alrededor de l, como se puede ver en las diversas figuras que se utilizan esta energa es mucho menor en caso de que el objeto sea aerodinmico, el rea sea menor, o sea menos drstico el choque del fluido con el objeto. En esta prctica se reafirmaron los conocimientos que ya tenamos pero no sabamos una buena manera de dividir estas fuerzas que se presentaban en los objetos, en este caso todos tienen formas geomtricas a excepcin del ltimo qu es el de la forma del ala de un avin. Para el caso de los objetos geomtricos se puede ver que nicamente la fuerza del arrastre es la que se presenta ya que las otras dos se eliminan entre ellas debido a la simetra del cuerpo cuyo caso no se dan en la ltima figura y se presenta tengo una pequea sustentacin la cual es muy pequea debido a que el ngulo del ala es cero aproximadamente. Tambin se puede decir que es muy fcil que se tenga algunos pequeos errores la velocidad del aire ya que este objeto que se utiliza para medir la es algo sensible, pero para fines prcticos de comparacin es muy til, se puede confiar en estas velocidades y esto debido a que se toma en cuenta la frecuencia del motor y las velocidades en cada uno de los eventos se supone que son las mismas. Observando los datos obtenidos en cada uno de los objetos se puede ver que el arrastre mayor se presenta en la figura de la media esfera volteada esto debido a su forma hueca, es lo contrario a un objeto aerodinmico ya que impide el paso de fluido por la parte del centro qu es el fluido debe de proporcionar una energa mayor por lo cual la fuerza que se obtiene en este objeto en el caso del arrastre es mucho mayor. Para el caso de los videos y del quinto objeto es sorprendente como se ve disminuida la fuerza de arrastre nicamente por tener la forma aerodinmica, esto nos ensea la importancia que tiene el estudio de los fluidos un ejemplo muy claro se puede ver en el vdeo cuando indica qu s opt por el modelo de los aviones sin que tuvieran cuerdas para su construccin pero que sostuvieran alguna figura aerodinmica y con stos convirtiendo en unos vehculos areos mucho ms eficientes y que pudieran desarrollar unas velocidades mucho mayores. Pero tambin recordando que sta es nicamente una de las tantas aplicaciones que este tema puede tener.

EDWARD ALBORES CASTRODe esta prctica se ha podido aprender que el arrastre es directamente una funcin del rea de contacto o tambin sea el caso del volumen que posee la forma o figura.El arrastre es la relacin de cuanta energa puede transmitir el fluido a una figura y esta a su vez transformarla, y es que si posee gran arrastre es que necesita mucha mayor energa de para poder romper el estado esttico de la fuerza de arrastre.El diseo aerodinmico es algo muy importante pues este define el estado de fuerzas de accin y reaccin, por eso se opta por la forma de gotita en el diseo de automviles. Ya que de esta prctica se ha comprobado que efectivamente este diseo rodea y dirige el flujo por lo que al intuir direccin reduce realmente bastante la friccin con el medio y de este modo el arrastre es mnimo.Con respecto a algunos valores experimentales, quiz la toma de velocidad pudo haber llegado a tener disfunciones pero por ese motivo es que se opta en comparacin con las mismas frecuencias para que quiz sea aproximadamente la misma velocidad y si es que llegara a existir alguna variacin esta estara dada por la instrumentacin utilizada o el equipo de trabajo.

Fuentes de informacinhttp://www.academia.edu/5319040/ARRASTRE_Y_SUSTENTACI%C3%93Nhttp://www.nasa.gov/audience/foreducators/topnav/materials/listbytypeMXICO UNAM 2015-1