¬ŅQue es y C√≥mo calcular la fuerza de arrastre?

¬ŅQue es y C√≥mo calcular la fuerza de arrastre?

Todo el mundo est√° intuitivamente familiarizado con el concepto de fuerza de arrastre. Cuando recorre el agua o monta en bicicleta, observa que cuanto m√°s trabajo ejerza y ‚Äč‚Äčm√°s r√°pido se mueva, m√°s resistencia obtendr√° del agua o aire circundante, los cuales son considerados l√≠quidos por los f√≠sicos. En ausencia de fuerzas de arrastre, el mundo podr√≠a ser tratado con jonrones de 1.000 pies en el b√©isbol, r√©cords mundiales mucho m√°s r√°pidos en pista y campo y autos con niveles sobrenaturales de econom√≠a de combustible.Las fuerzas de arrastre, al ser restrictivas en lugar de propulsivas, no son tan dram√°ticas como otras fuerzas naturales, pero son cr√≠ticas en ingenier√≠a mec√°nica y disciplinas relacionadas. Gracias a los esfuerzos de cient√≠ficos con mentalidad matem√°tica, es posible no solo identificar las fuerzas de arrastre en la naturaleza, sino tambi√©n calcular sus valores num√©ricos en una variedad de situaciones cotidianas.

La ecuación de la fuerza de arrastre

Presi√≥n, en la f√≠sica, se define como la fuerza por unidad de √°rea: P = F / A . Usando "D" para representar la fuerza de arrastre espec√≠ficamente, esta ecuaci√≥n se puede reorganizar a D = CPA , donde C es una constante de proporcionalidad que var√≠a de un objeto a otro. La presi√≥n sobre un objeto que se mueve a trav√©s de un fluido puede expresarse como (1/2) ŌĀv 2 , donde ŌĀ (la letra griega rho) es la densidad del fluido yv es la velocidad del objeto.Por lo tanto, D = (1/2) (C) (ŌĀ) (v 2 ) (A) .Note varias consecuencias de esta ecuaci√≥n: la fuerza de arrastre aumenta en proporci√≥n directa a la densidad y al √°rea de superficie, y aumenta con el cuadrado de la velocidad. Si corre a 10 millas por hora, experimenta cuatro veces el arrastre aerodin√°mico como lo hace a 5 millas por hora, y todo lo dem√°s se mantiene constante.

Fuerza de arrastre sobre un objeto que cae

Una de las ecuaciones de movimiento para un objeto en ca√≠da libre de la mec√°nica cl√°sica es v = v 0 + at . En √©l, v = velocidad en el tiempo t, v 0 es la velocidad inicial (generalmente cero), a es la aceleraci√≥n debida a la gravedad (9.8 m / s 2 en la Tierra), y t es el tiempo transcurrido en segundos. A simple vista, es claro que un objeto ca√≠do desde una gran altura caer√≠a a una velocidad cada vez mayor si esta ecuaci√≥n fuera estrictamente verdadera, pero no porque descuide la fuerza de arrastre.Cuando la suma de las fuerzas que act√ļan sobre un objeto es cero, ya no est√° acelerando, aunque puede moverse a una velocidad alta y constante. Por lo tanto, un paracaidista alcanza su velocidad terminal cuando la fuerza de arrastre es igual a la fuerza de la gravedad. Puede manipular esto a trav√©s de la postura de su cuerpo, que afecta a A en la ecuaci√≥n de arrastre. La velocidad terminal es de alrededor de 120 millas por hora.

Fuerza de arrastre en un nadador

Los nadadores competitivos se enfrentan a cuatro fuerzas distintas: la gravedad y la flotabilidad, que se contrarrestan entre s√≠ en un plano vertical, y el arrastre y la propulsi√≥n, que act√ļan en direcciones opuestas en un plano horizontal. De hecho, la fuerza de propulsi√≥n no es m√°s que una fuerza de arrastre aplicada por los pies y las manos del nadador para vencer la fuerza de arrastre del agua, que, como probablemente haya supuesto, es significativamente mayor que la del aire.Hasta 2010, a los nadadores ol√≠mpicos se les permit√≠a usar trajes especialmente aerodin√°micos que solo hab√≠an existido durante algunos a√Īos. El √≥rgano de gobierno de Swimming prohibi√≥ los trajes porque su efecto era tan pronunciado que los atletas que de otra manera no ten√≠an nada de especial (pero a√ļn de clase mundial) estaban batiendo r√©cords mundiales.

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