Arrastrar (física)
En dinámica de fluidos , el arrastre (a veces llamado resistencia del aire , un tipo de fricción , o resistencia de fluidos , otro tipo de fricción o fricción de fluidos) es una fuerza que actúa de manera opuesta al movimiento relativo de cualquier objeto que se mueve con respecto a un fluido circundante. [1] Esto puede existir entre dos capas fluidas (o superficies) o entre un fluido y una superficie sólida . A diferencia de otras fuerzas resistivas, como la fricción seca , que son casi independientes de la velocidad, la fuerza de arrastre depende de la velocidad. [2] [3]
La fuerza de arrastre es proporcional a la velocidad para flujo de baja velocidad y la velocidad al cuadrado para flujo de alta velocidad, donde la distinción entre baja y alta velocidad se mide por el número de Reynolds . Aunque la causa última de un arrastre es la fricción viscosa, el arrastre turbulento es independiente de la viscosidad . [4]
Las fuerzas de arrastre siempre tienden a disminuir la velocidad del fluido en relación con el objeto sólido en la trayectoria del fluido.
Los ejemplos de resistencia incluyen el componente de la fuerza aerodinámica o hidrodinámica neta que actúa en dirección opuesta a la dirección de movimiento de un objeto sólido, como automóviles ( coeficiente de resistencia de automóviles ), aeronaves [3] y cascos de embarcaciones; o actuando en la misma dirección geográfica de movimiento que el sólido, como para velas unidas a un velero a favor del viento, o en direcciones intermedias en una vela dependiendo de los puntos de vela. [5] [6] [7] En el caso de arrastre viscoso de fluido en una tubería , la fuerza de arrastre en la tubería inmóvil disminuye la velocidad del fluido en relación con la tubería. [8] [9]
En la física de los deportes, la fuerza de arrastre es necesaria para explicar el movimiento de pelotas, jabalinas, flechas y frisbees y el desempeño de corredores y nadadores. [10]
El efecto de la aerodinámica en las proporciones relativas de la fricción superficial y la resistencia de forma se muestra para dos secciones diferentes del cuerpo, un perfil aerodinámico, que es un cuerpo aerodinámico, y un cilindro, que es un cuerpo erguido. También se muestra una placa plana que ilustra el efecto que tiene la orientación sobre las proporciones relativas de la fricción de la piel y la diferencia de presión entre el frente y el dorso. Un cuerpo se conoce como farol (o romo) si la fuente de arrastre está dominada por fuerzas de presión y aerodinámico si el arrastre está dominado por fuerzas viscosas. Los vehículos de carretera son carrocerías de farol. [11] En el caso de las aeronaves, la presión y la fricción se incluyen en la definición de resistencia parásita . El arrastre parásito a menudo se expresa en términos hipotéticos (en la medida en que no haya arrastre de derrame de borde [12]) "área de arrastre parásito equivalente", que es el área de una placa plana perpendicular al flujo. Se utiliza para comparar la resistencia aerodinámica de diferentes aviones. Por ejemplo, el Douglas DC-3 tiene un área parásita equivalente de 23,7 pies cuadrados y el McDonnell Douglas DC-9 , con 30 años de avance en el diseño de aeronaves, un área de 20,6 pies cuadrados aunque transportaba cinco veces más pasajeros. [13]
