La fuerza ejercida sobre un cuerpo sólido que se mueve en relación con un fluido por el movimiento del fluido se conoce como fuerza de arrastre. Por ejemplo, arrastre un barco en movimiento o arrastre un avión volador. Como resultado, una fuerza de arrastre es una resistencia creada por un cuerpo que se mueve a través de un fluido como el agua o el aire. Esta fuerza de arrastre se opone a la velocidad del flujo que se aproxima. Como resultado, esta es la velocidad del cuerpo al fluido. Repasaremos el concepto y la fórmula de la fuerza de arrastre con ejemplos en este artículo. Echemos un vistazo a la idea.
¿Qué es una fuerza de arrastre?
La fuerza de arrastre (D) es la fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo a través de un fluido.
La fuerza de resistencia de un fluido se llama fuerza de arrastre. Esta fuerza se opone al movimiento de un objeto sumergido en un líquido. La fuerza de arrastre se define así como la fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo a través de un fluido. Cuando un cuerpo se mueve en un entorno fluido, surge la resistencia aerodinámica. Cuando el fluido es agua, también es un arrastre hidrodinámico. Tiene una inclinación natural para actuar en dirección opuesta a la velocidad del flujo. La resistencia del aire limita con frecuencia la velocidad máxima a la que puede viajar un cuerpo que cae. La resistencia del aire es un buen ejemplo de fuerza de arrastre, que es la fuerza que sienten los objetos cuando viajan a través de un fluido.
La fuerza de arrastre, como la fricción cinética, es una fuerza reactiva que surge solo cuando un objeto se mueve y apunta en la dirección opuesta al movimiento del objeto a través del fluido. El arrastre de forma y el arrastre de piel son dos tipos de esta fuerza. El arrastre de forma es la resistencia de los fluidos a ser apartados por un objeto en movimiento. Como resultado, el arrastre de forma es comparable a la fuerza generada por la resistencia de los sólidos a la deformación. El fluido que se desliza sobre la superficie del objeto en movimiento provoca el arrastre de la piel, que es esencialmente una fuerza de fricción mecánica.
Fórmula para la fuerza de arrastre
La fuerza de arrastre se calcula mediante la siguiente fórmula:
re = (C re × ρ × V 2 × A) / 2
dónde,
- D es la fuerza de arrastre (N),
- C d es el coeficiente de arrastre,
- ρ es la Densidad del medio (kg/m 3 ),
- V es la Velocidad del cuerpo (m/s), y
- A es el área de la sección transversal (m 2 ).
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué es Drag?
Respuesta :
El arrastre es la fuerza ejercida por una corriente de fluido sobre un objeto que se mueve en su dirección, o la fuerza experimentada por un objeto que viaja a través de un fluido. Los vehículos en movimiento, los barcos, los puentes colgantes, las torres de enfriamiento y otras estructuras deben evaluar el tamaño de la estructura y cómo podría reducirse. Las fuerzas de arrastre se representan tradicionalmente mediante un coeficiente de arrastre que se determina independientemente de la forma del cuerpo.
El coeficiente de arrastre es proporcional al número de Reynolds, como lo muestra el análisis dimensional; la relación exacta debe determinarse experimentalmente, pero se puede usar para aproximar las fuerzas de arrastre experimentadas por otros cuerpos en otros fluidos a otras velocidades. Los ingenieros utilizan la idea de similitud dinámica cuando utilizan los efectos de una estructura modelo para anticipar el comportamiento de otras estructuras.
Pregunta 2: Un automóvil viaja a 83 km/h y tiene un coeficiente de arrastre de 0,30. Determine la fuerza de arrastre si el área de la sección transversal es de 12 metros cuadrados.
Responder:
Dado que,
V = 83 km/h = 83 × 5/18 m/s = 23,05 m/s,
C d = 0.30, A = 12 m 2 ,
ρ = 1,2 kg/m 3
Ya que,
re = (C re × ρ × V 2 × A) / 2
= (0,30 × 1,2 × 23,05 2 × 12) / 2
= 2295,21 / 2
= 1147,60N
Pregunta 3: Con un coeficiente de arrastre de 0,25, un avión se mueve a 610 km/h. Calcula la fuerza de arrastre si el área de la sección transversal del avión es de 70 m 2 .
Responder:
Dado que,
V = 610 km/h = 610 × 5/18 m/s = 169,44 m/s,
do = 0,25 ,
ρ = 1,2 kg/m 3 ,
A = 70m2
Ya que,
re = (C re × ρ × V 2 × A) / 2
= (0,25 × 1,2 × 169,44 2 × 70) / 2
= 602908.11 / 2
= 301454.05N
Pregunta 4: Con un coeficiente de arrastre de 0.14, una bicicleta va a una velocidad promedio de 83 km por hora. Calcule la fuerza de arrastre dada una sección transversal de 5 m 2 .
Responder:
Dado que,
V = 83 km/h = 83 × 5/18 m/s = 23,05 m/s,
do = 0,14 ,
A = 5 m 2 ,
ρ = 1,2 kg/m 3
Ya que,
re = (C re × ρ × V 2 × A) / 2
= (0,14 × 1,2 × 23,05 2 × 5) / 2
= 446.292 / 2
= 223,146 N
Pregunta 5: ¿Cuál es el coeficiente de arrastre de un objeto en movimiento en el agua que experimenta una fuerza de arrastre de 520 N? El área de la sección es de 3 m 2 y la velocidad es de 20 m/s.
Responder:
Dado que,
D = 520 N,
A = 3 m 2 ,
V = 20 m/s,
ρ = 1,2 kg/m 3
Ya que,
re = (C re × ρ × V 2 × A) / 2
= 2 × re / ρ × V 2 × UN
= 2 × 520 / 1,2 × 20 2 × 3
= 1040 / 1440
= 0,722
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por swapnilkalyani96 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA