Principios básicos de la aerodinámica

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La aerodinámica es el estudio del efecto del aire que se mueve a través de la superficie de un objeto. Los aviones son temas de estudio de este tipo, pero los principios aerodinámicos también se aplican a los vehículos de tierra, pelotas de béisbol y pelotas de fútbol que curvan, cometas y cualquier otra cosa que se mueva a través del aire.

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Las cuatro fuerzas que actúan en un vehículo

Las fuerzas de empuje, fricción, peso y elevación son los cuatro conceptos básicos de la aerodinámica. El empuje es lo que mueve el vehículo hacia adelante, mientras que la fricción viene del aire que se mueve a través de la superficie del vehículo, ofreciendo resistencia y frenándolo. El peso del vehículo tira hacia el suelo. La elevación es el aire bajo el ala de un vehículo aéreo que fuerza hacia arriba.

Empuje

Siempre que un vehículo se mueve hacia delante, pasa por el aire. El empuje es la fuerza que impulsa el vehículo hacia adelante. En un avión el empuje puede ser generado por un motor de reacción o un motor de combustión interna que hace girar una hélice para mover el aire sobre las alas. En un vehículo de tierra, el empuje está también proporcionado a menudo por un motor de combustión interna.

Fricción

El aire que se mueve a través de la superficie de un vehículo crea una fricción que frena el vehículo hacia abajo, por lo que las superficies rugosas o salientes aumentan la resistencia y la ineficiencia. Mantener al cuerpo en movimiento libre de tales restricciones crea menos resistencia y por lo tanto ofrece un menor consumo de combustible y más velocidad. Los diseñadores de vehículos utilizan túneles de viento para evaluar el empuje colocando sensores en el cuerpo y una cortina de humo alrededor del vehículo. Estas pruebas de túnel de viento dictan la forma del cuerpo de los aviones, automóviles y camiones modernos.

Peso

El peso fuerza un vehículo hacia abajo ya que su masa es atraída por la gravedad. Para mantener un avión en el aire, la elevación debe superar el peso del vehículo y proporcionar suficiente empuje extra para mantenerlo en el aire. Por esta razón, los ingenieros y diseñadores aeronáuticos tratan de mantener el avión lo más ligero posible con los materiales más ligeros que se pueden utilizar sin comprometer la seguridad.

Elevación y ley de Bernoulli

La ley de Bernoulli es un concepto físico que se aplica a fluidos en movimiento. El aire es un fluido, por lo que la ley de Bernoulli se aplica a las leyes de la aerodinámica. La ley establece que cuando se aumenta la velocidad del flujo de un líquido, la presión disminuye; por el contrario, si la velocidad disminuye, la presión aumenta. La elevación en un ala de avión se produce porque la velocidad del aire sobre la parte superior de la aleta es menos que la de la parte inferior del ala. Esta diferencia de presión produce suficiente sustentación para soportar un avión en el aire. Mientras que la elevación en un avión es buena, la elevación bajo un automóvil no es deseable, ya que podría hacer que el vehículo se vuelva inestable y difícil de controlar.

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