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2012 L.Colombo-FT-Flujo Viscoso 1

FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE UN CUERPO QUE SE MUEVE EN UN FLUIDO

PESO

AVANCE

SUSTENTACIÓN

AERODINAERODINÁÁMICAMICA(GR. AERIOS Y DYNAMICS)

EL ESTUDIO DE LAS FUERZAS Y EL EFECTO RESULTANTE CUANDO UN CUERPO SE MUEVE EN EL AIRE

ARRASTRE

Las mismos principios aerodinámicos rigen para fenómenos tran dispares como:

Pérdida de carga por rozamiento en conductos y tubos (Flujo Interno)

Flujo en conducciones abiertas o canalesResistencia del aire en alas de aviones, rotores de helicópteros y

autoso del agua en barcos o en navegación submarina (Flujo Externo)

Diseño de compresores, turbinasBiomedicina (flujo sanguíneo en arterias)


LA PARADOJA DE D’ALEMBERT

CONCLUSIÓN INTUITIVA

Cuando el mismo cilindro extremadamente pulido se mueva en un fluido real de muy baja viscosidad deberá experimentar una baja resistencia.

µµµµ = 0

“ UN CILINDRO SE MUEVE EN UN FLUIDO IDEAL

SIN EXPERIMENTAR RESISTENCIA ALGUNA.”

VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL

Un cilindro extremadamente pulido moviéndose en agua o en el aire (fluidos de muy baja viscosidad) experimenta una GRAN resistencia.

FLUIDO IDEAL

Perfil de Velocidad

τ τ τ τ = 0

GRANO

BAJA

A mayor velocidad, mayor resistencia.

A mayor rugosidad, mayor resistencia.

MAYORO

MENOR

MAYORO

MENOR

Si la velocidad es lo suficientemente elevada, la resistencia DISMINUYE

Bajo ciertas condiciones, la rugosidad puede REDUCIR la resistencia


Cuando viajamos en auto somos conscientes del flujo del aire sobre la superficie metálica de la carrocería...

Miremos con mayor detalle el contacto entre el fluido y la superficie sólida y analicemos la capa de fluido que se desarrolla por este contacto:

RESISTENCIA DE SUPERFICIE


¿Qué podemos esperar que suceda cuando las moléculas del fluido tomen contacto con una superficie sólida como es el techo del auto?

1) Que reboten

2) Que sean absorbidas por la superficie sólida

3) Que se deslicen por la superficie sólida, sin ser afectadas por ella

4) Que queden adheridas a la superficie sólida, sin poder deslizar por ella.

INTERFASE SOLIDO/FLUIDO

DIRECCION DE FLUJO

CORTE A TRAVES DEL TECHO DEL AUTO


¿Cómo las afecta esta condición de no deslizamiento a las siguientes capas de fluido?

1) Las capas vecinas tambien se frenan 2) Las capas sucesivas se frenan de a poco por vez 3) Las capas vecinas no se afectan

CORTE A TRAVES DEL TECHO DEL AUTO

El fluido se adherirá a esta superficie sólida y tomará su misma velocidad. Se cumple la Condición de no deslizamiento.


La respuesta correcta es:

Las capas sucesivas del fluido irán disminuyendo su velocidad.

PLACA PLANA

REGIMENTURBULENTO

REGIMENLAMINAR

CAPA LÍMITE

CORRIENTE LIBREFLUJO POTENCIAL

El fluido junto a la placa no tiene velocidad (Principio de nodeslizamiento).En la siguiente capa de fluido, inmediatamente encima de la que

está detenido en la superficie, hay menos fricción, y por lo tanto, esta capa de fluido logra cierto movimiento. Sucesivamente se forman nuevas capas, cada una con menos

fricción.A una cierta distancia de la superficie original ya no habrá más

efecto de retardo por la fricción y el resto de las capas de fluido viajan a la velocidad de la corriente libre. La zona en la que se produce el 99 % del cambio en la velocidad se denomina la capa lla capa lla capa lla capa líííímitemitemitemite.


PRIMERAS CONCLUSIONES

Un fluido puede moverse rápidamente a través de un cuerpo.

El fluido se adherirá a las superficies sólidas.

La velocidad en la región próxima a la placa es menor que la de la corriente libre. La región en la que se produce el 99 % del cambio de la velocidad se denomina Capa Límite.

El concepto de capa límite fue introducido por primera vez en 1904 por Prandtl y puede observarse en la siguiente figura para una placa plana.

Los fluidos deben tener ciertas propiedades que hacen que se forme una capa límite.

¿Cuál puede ser el causante?

1) Temperatura

2) Viscosidad

3) Velocidad de flujo

Capa Límite Laminar Capa Límite Turbulenta

Particulade

Fluido

VV V V


La diferencia entre el flujo ideal y el real ocurre en una delgada

región denominada la capa límite, ubicada entre el cuerpo y

el flujo principal.

La viscosidad solamente podrá ser ignorada fuera de esta zona.

velocidad de corriente libre

capa límite

el fluido se desacelera por transferencia de cantidad de moviento entre las partículas

arrastre por fricciónPLACA


La formación de la capa límite ...se debe a la Viscosidad.

Baja µµµµ! bajo ττττ

•Alta variación de velocidad

•Distancia pequeñaτ τ τ τ elevado

v0 a 99%}


FLUJO EXTERNO DESARROLLO DE LA CAPA LÍMITE

Laminar

Turbulento

Frontera de laCapa límite

zona detransición

Perfil de distribución de va una distancia x

del punto de ataque

δ

v = 99% v00

Punto de ataque

v00

subcapa laminar

v00

Una placa plana pulida fija sumergida en una corriente con velocidad uniforme paralela a ella permite estudiar el desarrollo de la capa límite por efecto del rozamiento viscoso únicamente.

A causa de la viscosidad la velocidad del fluido sobre todos los puntos de la placa será nula.

El espesor de esta capa crece constantemente a medida que el fluido avanza sobre la placa. Al aumentar su espesor el flujo se hace más inestable y pasa de laminar a turbulento.

Dentro de la capa límite turbulenta y en la proximidad de la placa existe una subcapa laminar.


La capa límite en

una placa plana:

La velocidad del fluido en la proximidad de la placa ... en la capa límite … es menor que la de la corriente libre.


a) Flujo de un Fluido Ideal en una Placa Plana

placaplana

placaplana

espesorde lacapalímite



condiciónde no

deslizamientoen la

superficie

capa límiteturbulenta

capa límitelaminar

b) Flujo de un Fluido Real en una Placa Plana

c) Comparación entre Flujo Laminar y Turbulento

capa límitelaminar

capa límiteturbulenta


espesorde lacapalímite Perfil más ancho y

con mayor intercambiode energía


La capa límite en

un perfil alar

La velocidad del fluido en la proximidad del cuerpo... en la capa límite... es menor que la de la corriente libre.


La capa límite en

un conducto cerrado

En ...la capa límite … la velocidad del fluido es mayor en el centro de la conducción que en la proximidad de las paredes


FLUJO INTERNODESARROLLO DE LA CAPA LÍMITE

A partir de la entrada al tubo comienza a formarse la capa límite aumentando su espesor hasta juntarse en su centro. Esta distancia se conoce como Longitud de Entrada .

A partir de este punto de unión comienza el Flujo Totalmente Desarrollado. Según la capa límite permanezca laminar o turbulenta en la longitud de entrada el flujo en el resto del tubo será laminar o turbulento.

Cálculo de la Longitud de entrada:

Régimen Laminar: Le = 0,0575.D.Re

Régimen Turbulento: Le = 0,623.D.Re0,25

capa límite laminar

Longitud de entrada

zona de flujo libre capa límite turbulenta

Longitud de entrada

capa límite

flujo totalmente desarrolladolaminar

distribución parabólica

flujo totalmente desarrolladoturbulento

v v

v

v

v


RESISTENCIA DE FORMA

¿Cuál de los siguientes cuerpos ofrecerá mayor resistencia aerodinámica?

1.Disco circular

2.Cilindro perpendicular al flujo

3.Esfera

4.Cilindro paralelo al flujo

5.Cilindro con nariz y cola redondeada

6.Cuerpo aerodinámico


los seis cuerpos tienen igual resistencia


" La placa plana tiene casi 30 veces más arrastre que el perfil alar

" El arrastre en la esfera depende mucho del rango del Re" Comparando la placa plana y el prisma se observa que que

se puede disminuir el arrastre modificando la forma del perfil aguas abajo

" Lo mismo ocurre comparando la esfera, la bala y el perfil alar

RESISTENCIA DE FORMA

¿Cuál de los siguientes cuerpos con la misma área frontal A ofrecerá mayor resistencia?

Dirección de Flujo

Placa Plana

Bala

Esfera

Prisma

Perfil alar

CD = 1,28

CD = 0,295

CD = 0,7 a 0,5

CD = 1,14

CD = 0,045


Fluido IdealCuando un fluido ideal, de viscosidad cero, fluye alrededor de un perfil simétrico, el fluido resbala y se desliza sobre el perfil.

En 1 la velocidad y la presión son las de la corriente libre.

5

En 5 la velocidad vuelve a ser la de la corriente libre

En 2 la velocidad se hace cero y la presión es máxima: Punto de estancamiento

En 3 la velocidad se hace máxima y la presión mínima

En 4 la velocidad se hace cero y la presión es máxima: Punto de estancamiento


Entre 2 y 3 una partícula de la capa límite es empujada corriente abajo por la presión decreciente.

En 3 la presión es mínima pero el impulso de esta partícula es menor que en un fluido ideal debido a las fuerzas viscosas.

El desplazamiento de 3 a 4 comienza con un impulso reducido y deberá aun vencer fuerzas viscosas y un gradiente de presión adverso. El fluido continua disminuyendo su velocidad y si la longitud del cuerpo en que tiene que remontar este aumento de presión es corta se detiene por completo antes de llegar a la cola.

Fluido Real

Cuando un fluido REAL fluye alrededor de un perfil simétrico; En la nariz .la velocidad es cero y la presión es máxima. Punto de

estancamiento

1 2 3 4

Pm

Vm


Separación de la capa límite

Este fenómeno se llama estancamiento de la capa límite.

La capa límite así atascada se separa de la pared y aparece un flujo adverso por la diferencia de presión entre este punto de separación y la cola del cuerpo.

Separación de la

capa límite

Separación de la

capa límite




Placa PlanaPerpendicula al flujoLongitud D

CilindroDiámetro D

Cuerpo AerodinámicoEspesor D

CilindroDiámetro d=D/10

CilindroDiámetro D

Re ~ 105

Re ~ 105

Re ~ 105

Re ~ 104

Re ~ 107

CD = 2,0

CD = 0,6

CD = 1,2

CD = 1,2

CD = 0,12

Esta inversión del flujo de la capa límite produce una ruptura del flujo alrededor del cuerpo y la formación de una zona turbulenta denominada estela.

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RESISTENCIA DE FORMA PARA DISTINTOS VALORES DE Re

(A) Reynolds < 0,5 El fluido contornea al cuerpo similar a un flujo potencial. Toda la resistencia es de superficie.

(B) 2<Re<30 Con el aumento del Re la resistencia de superficie disminuye. Aparecen los primeros remolinos

(C) Los remolinos se alargan con el aumento del Re

(D) 40<Re<70 Los remolinos son más inestables y la estela es oscilante

(E) Re ~ 90 los remolinos se desprenden formando dos líneas, llamado camino de torbellino de Karman. El 90% de la resistencia es resistencia de forma. El valor mínimo de Cd=0,9 se alcanza para Re ~ 2000.

(F) Para Re 104-105 la capa límite se separa en un ángulo de 80°, formando una estela muy grande corriente abajo.

(G) Para Re = 2x105 la capa límite se hace turbulenta y retarda su separación, ahora con un ángulo de 130°. Se reduce considerablemente la estela y en consecuencia el Cd se reduce a aproximadamente Cd=0,3


RESISTENCIA DE FORMA EN CILINDROS PARA DISTINTOS VALORES DEL Re

Re = 9,6EL FLUJO ESTÁSEPARADO FORMANDO DOS REMOLINOS. LA SEPARACIÓN OCURRE APROXIMADAMENTE A Re = 5

Re =13,1LA LONGITUD DE LOS REMOLINOS CRECE LINEALMENTE CON EL Re HASTA QUE EL FLUJO SE HACE INESTABLE A Re = 40


Re =26LA DISTANCIA AGUAS ABAJO AL CENTRO DE LOS REMOLINOS CRECE LINEALMENTE CON EL Re. SU ESPESOR ES PROPORCIONAL AL Re2

Re = 2.000LA CAPA LÍMITE ES LAMINAR EN EL HEMISFERIO FRONTAL, SE SEPARA Y FORMA UN REMOLINO TURBULENTO. EL PUNTO DE SEPARACIÓN, QUE SE ESTABA MOVIENDO HACIA ADELANTE CON EL INCREMENTO DEL Re, ALCANZA SU PUNTO LÍMITE.

Re = 10.000CON UN Re 5 VECES MAYOR, EL PATRÓN DE FLUJO CASI NO SE MODIFICA. CD PERMANECE CONSTANTE EN ESTE RANGO. RECIÉN CAERÁCUANDO LA CAPA LÍMITE SE HAGA TURBULENTA EN LA SEPARACIÓN.


CDS

Arrastre de superficie o de fricción o viscoso

Se debe a la viscosidad del fluido y causa el desarrollo de la capa límite.

EL COEFICIENTE DE ARRASTRE CD

CD =FARRASTRE

1/2 ρ ρ ρ ρ A v2

# EL COEFICIENTE DE ARRASTRE: DEPENDE DE LA FORMA DEL CUERPO

# LA FUERZA DE ARRASTRE: DEPENDE DE LA FORMA Y TAMAÑO DEL CUERPO

CD = CDS + CDF

CDF

Arrastre de forma o de presión

Se debe a la posibilidad de que esta capa límite pueda separarse de la superficie del cuerpo a causa de su

forma.

# LA RESISTENCIA AERODINÁMICA O ÁREA FRONTAL EFECTIVA:

~ AP x CD


Valores característicos de CD

CD CD basado en area frontal

CUERPO CUERPO

CUBO

SUP. CÓNCAVA

SUP. CONVEXA

DISCO

PARACAÍDAS

CONO

CILINDRO L/D

PLATO PARABÓLICO

PERSONA

ÁRBOL


COEFICIENTES DE ARRASTRE PARA DISTINTAS FORMAS GEOMÉTRICAS

10 -4 10 -2 1 10 2 10 4 10 610 -1

10

10 3

10 5

AP = ππππDP2/4

Área proyectada en dirección de flujo.

ρρρρ , µ, µ, µ, µ densidad y viscosidad del fluido.

DISCO

ESFERA

CILINDRO

Re

CD =FARRASTRE

1/2 ρ ρ ρ ρ AP v2


AERODINAMIZAR UN CUERPO

Dirección de Flujo

Placa Plana

Bala

Esfera

Prisma

Cubo

Prisma

Rombo

Cuerpo aerodinámico


Efecto de la aerodinamización sobre la resistencia de superficie y de forma

arrastre de superficie

arrastre de forma

Fuerza de arrastre

relativa

igualarrastre

total

punto deseparación

punto deseparación

Re = 105

Re = 105

PLACAPLANA

Longitud D

CILINDRODiámetro D

CUERPOAERODINÁMICO

Longitud D

Re = 105punto de

separación

punto de separación

CILINDRODiámetro 0,1D

punto de separación

CILINDRODiámetro D

Re = 104

Re = 107


VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA TOTALAL AERODINAMIZAR

UN PERFIL ALAR

RESISTENCIA DE SUPERFICIE

RESISTENCIA DE PRESIÓN

RESISTENCIA TOTAL

+

Resistencia Total

Resistencia de SuperficieResistencia de Presión

vCD =

FARRASTRE

1/2 ρ ρ ρ ρ AP v2


"RESISTENCIA TOTAL

" Resistencia de Superficie" Resistencia de Forma o de Presión

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER EL COMPORTAMIENTO DE LA CAPA LÍMITE?

Porque es la responsable de la resistencia que las superficies sólidas ofrecen al movimiento de los fluidosya que determina las características del arrastre y de latransferencia de calor para el flujo alrededor de un cuerpo.

La existencia de la capa límite hace que:

$ Un avión, un barco o un auto consumanmás o menos combustible.

$ La distancia recorrida por una pelota de golfse vea reducida.

Para optimizar su diseño debemos minimizar la


PARA ESTO DEBEMOS ENTENDER:

" ¿A qué se debe la resistencia de superficie?

" ¿ A qué se debe la resistencia de forma o de presión?

" ¿Cómo afecta la aerodinamización al arrastre?

" ¿Por qué a bajos valores de Re la aerodinamización aumenta el arrastre total?

" ¿Cómo influye la rugosidad superficial en el desarrollo de la capa límite?

" ¿Por qué un aumento de rugosidad puede aumentar el arrastre a baja velocidad?

" ¿Por qué un aumento de rugosidad puede reducir el arrastre a alta velocidad?

" ¿Puede un aumento de la velocidad disminuir el arrastre en un cuerpo no aerodinámico?

" ¿Puede un aumento de la velocidad aumentar el arrastre en un cuerpo aerodinámico?


¿Puede la aerodinamización aumentar el arrastre?

Si, pero solo para Re muy bajos, donde la capa límite es muy ancha y ocupa casi toda la región de flujo y prácticamente no hay separación de la capa límite. Sin embargo la distribución de presión es totalmente distinta al caso de flujo ideal:

En un flujo altamente viscoso, la presión disminuye no sólo de 2 a 3, sino que continúa decreciendo de 3 a 4. En consecuencia no hay flujo inverso, no hay separación de capa límite.

La aerodinamización, aunque no afecta mucho al arrastre de forma, sí afectará al arrastre viscoso, aumentándolo debido a la mayor superficie sobre la que actúan las fuerzas de fricción.

En consecuencia el arrastre total aumentará.

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¿Puede un aumento de rugosidad reducir el arrastre de un cuerpo no

aerodinámico?Dependerá exclusivamente del rango de velocidad.

Si comparamos el arrastre a baja velocidad de una esfera lisa y otra rugosa, la lisa tendrá menos arrastre.

A alta velocidad, la rugosa tendrá menos arrastre.

La explicación es que a baja velocidad la capa límite es laminar para ambas y el punto de separación también parecido. Luego la resistencia de forma es prácticamente igual, pero el arrastre total será mayor para la rugosa por tener una mayor resistencia de superficie.

Al aumentar la velocidad la capa límite pasa de laminar a turbulenta antes para la esfera rugosa que para la lisa. Esto hace que el arrastre total para la esfera rugosa sea menor que para la lisa.

Son ejemplos del aumento de rugosidad para disminuir el arrastre los hoyuelos de una pelota de golf, la felpa de una de tenis o las costuras en una de baseball.


Efecto de la rugosidad sobre el desarrollo de la capa límite

laminar

turbulento

transición

perfil liso

laminar turbulento

transición

perfil levemente rugoso

perfil muy rugoso

laminar

turbulento

transición

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¿Puede un aumento de velocidad reducir el arrastre en un cuerpo no

aerodinámico?

Sí, al retardar la separación de la capa límite:

Para una esfera a velocidad baja, la capa límite es laminar y la separación ocurre cerca del hombro, produciendo una estela muy ancha y un arrastre de forma elevado.

Para la misma esfera, al aumentar la velocidad la capa límite se hace turbulenta y a consecuencia de su mayor grado de mezcla aumenta el intercambio de impulso y puede permanecer adherida al cuerpo por más tiempo. Pero al forzar una capa límite turbulenta se producen otro efecto,contrario pero de menor importancia: aumenta el arrastre de superficie junto a la pared debido al menor espesor de la misma.Comparandoel arrastre total: F

F

S SLAMINARTURBULENTO


¿Puede un aumento de velocidad reducir el arrastre en un cuerpo aerodinámico?

En los cuerpos aerodinámicos no hay arrastre de forma, solo el arrastre de superficie aporta al arrastre total.

Por lo tanto para minimizar el arrastre en un cuerpo aerodinámico es preciso tener una capa límite laminar. Un aumento de velocidad produciría, en este caso, un cambio de la capa límite de laminar a turbulento aumentando el arrastre total.


CD = 0,42

De la comparación surge que con la misma potencia de motor = 25 kWes posible conseguir 80 km/h (VW) en lugar de 60 km/h (pickup).O conseguir los mismos 60 km/h con solo 14,5 kW de potencia de motor.

Resistencia de forma en los automóviles.

Cd = 1,4

Cd = 0,42

Pick-up Ford 1938Cd= 1,4 Frontal VW

Cd= 0,42


EVOLUCIÓN DE Cd EN LOS AUTOS

Cd = 0.117 Summers Brothers Goldenrod Bonneville race car, 1965

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

1,0

0,8

0,70,6

0,5

0,4

0,3

0,2

Mínimo teórico = 0,15


Audi A2 1.2 TDI Cd = 0,25

Porsche 997 GT3 RS, 2007Cd= 0,3

Ford FalconCd= 0,31

Volkswagen BeetleCd= 0,38(nuevo)Cd=0,48 (viejo)

Toyota Land CruiserCd= 0,3

Ferrari Testarossa Cd= 0,36

Dodge RAMCd= 0,42

Honda Civic Hybrid, 2006Cd = 0,27

Honda Civic 2001 Cd = 0,36

Citroën 2CV Cd = 0,51

Renault TwingoCd = 0,37

Ford Sierra Cd = 0,34

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Cd de autosModelo CdÁrea Frontal (m2) Cd x A (m2)


¿CÓMO INFLUYE LA AERODINÁMICA EN

LOS AUTOS DE CARRERA?

• La forma del auto hace que el aire tenga más velocidad en la parte superior, originándose una zona de baja presión.• La mayor presión debajo del auto produce un empuje ascensional, que le hace perder estabilidad, principalmente en las curvas.• Para lograr una mejor tenida se le agrega un alerón trasero y en algunos casos otro delantero, de forma opuesta a la del auto.• Al encontrar una elevación en la parte posterior, el aire empuja el alerón hacia abajo.• Se aumenta así la fricción en las ruedas traseras, dandole al auto más tenida en las curvas.

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REGÍMENES DE VUELO DE AVIONES

S

T

P

A

AVANCE

PESO

ARRASTRE

SUSTENTACIÓN

DESPEGUE S > P T > A

SUBIDA S > P T = A

CRUCERO S = P T = A

APROXIMACIÓN S < P T = A

ATERRIZAJE S < P T < A

ALTA RELACIÓN S/A = ALTA EFICIENCIA= MAYOR AUTONOMIA = ALTA CAPACIDAD DE CARGA = BAJO CONSUMO

PARÁMETROS DE SIMILITUD DINÁMICA

Re = ρ ρ ρ ρ D V/µµµµ (RELACIONA FUERZAS INERCIALES Y VISCOSAS)

Ma = V/a (VELOCIDAD DE FLUJO / VELOCIDAD DEL SONIDO)El Ma es relevante a velocidades próximas a las del sonido (330 m/s) porque el fluido ya no puede considerarse incompresible y se producen ondas de choque que afectan la sustentación y el arrastre.


SUSTENTACIÓNBasada en el Principio de Bernoulli

CL ρρρρ 1/2 v2 A

S=

Cuando el perfil alar es asimétrico, la velocidad y presión en el fluido también es asimétrica.

Las velocidades y presiones en la parte superior son las mismas que para un perfil simétrico pero las de la mitad inferior son las de un flujo potencial.

Por lo tanto, la presión en la parte superior es menor que en la parte inferior.

Esta diferencia de presión estática origina una fuerza normal a la dirección de flujo que es la sustentación.

Los factores que afectan la sustentación son:

1. Forma y área superficial del cuerpo

2. Velocidad e inclinación del cuerpo en el aire

3. Del flujo másico de aire y de su viscosidad y compresibilidad

El Coeficiente de sustentación


SUSTENTACIÓNBasada en las 3 Leyes de Newton

Primera ley de Newton: Un cuerpo en reposo tratará de mantenerse en reposo, un cuerpo en movimiento se mantendrá sin cambiar su condición, hasta que se le aplique una fuerza externa sobre él.

! !"#!$#%&'$#$'#(&)"("$'*&#+',#(,!,#-$#,".$#&."/"',0($'*$#$'#.$%&!&1#2+"$.$#-$3".#2+$#4,5#+',#6+$.7,#,3*+,'-&#!&8.$#$00,.

Tercera ley de Newton: Para toda acción existe una reacción igual y opuesta.

!9&#2+$#$0#,0,#4,3$#,#0,#(,!,#-$#,".$#$!#0,#,33"ó'#("$'*.,!#2+$#0,#!+!*$'*,3"ó'#$!#0,#.$,33"ó':#

Segunda ley de Newton: Momento de una fuerza = masa x velocidad!;,.,#/$'$.,.#!+!*$'*,3"ó'#$0#,0,#-$8$#-$!)",.#+',#/.,'#3,'*"-,-#-$#,".$#4,3",#,8,<&

La sustentación de un ala es igual al cambio de momento del aire dirigiéndolo hacia abajo y es proporcional a la cantidad de aire desviado hacia abajo por la velocidad

de descenso del aire.


VELOCIDAD

EMPUJE ASCENCIONAL

VELOCIDAD

ÁNGULO DE ATAQUE

A MAYOR ANGULO DE ATAQUE (+/- 100), MAYOR SUSTENTACIÓN.

UN EXCESIVO ÁNGULO DE ATAQUE CAUSA EL DESPRENDIMIENTO DE LA CAPA LÍMITE, EL ARRASTRE SUPERA LA SUSTENTACIÓN Y EL AVIÓN ENTRA EN PÉRDIDA.

LINEA DE VUELO

CUERDA

ÁNGULO DE ATAQUE

EA

DESPRENDIMIENTODE LA CAPA LÍMITE

ENTRADAEN PÉRDIDA

CAPA LÍMITE ADHERIDAA LA SUPERFICIE

LA SUSTENTACIÓN AUMENTA CON LA VELOCIDAD

FORMA Y SUPERFICIE ALAR

LA SUSTENTACIÓN AUMENTA CON LA CURVATURA Y CON LA SUPERFICIE ALAR. EL ARRASTRE TAMBIÉN

AUMENTA CON LA SUPERFICIE ALAR

FACTORES QUE AFECTAN LA SUSTENTACIÓN


PARTES DEL AVIPARTES DEL AVIÓÓNN

ESTABILIZADOR VERTICALCONTROLA BALANCEO

TIMÓNGIRO LATERAL

ELEVADORESSUBEN/BAJAN COLA

FLAPSMODIFICAN S Y A

ALASGENERAN SUSTENTACIÓN

MOTORESIMPULSAN AVIÓN

CABINACOMANDO Y CONTROL FUSELAJE

CUERPO DE UNIÓN Y CARGA

ESTABILIZADOR HORIZONTALCONTROLA EL CABECEO

SLATSMODIFICAN S

SPOILERMODIFICAN S Y A

MODIFICAN BALANCEO

ALERONESMODIFICAN BALANCEO

EL TIMÓN MUEVE LA COLA HACIA DERECHA E IZQUIERDA.

LOS ELEVADORES MUEVEN LA COLA HACIA ARRIBA Y ABAJO.

LOS ALERONES PRODUCEN UN BALANCEO DE LAS ALAS DE LADO A LADO, MOVIDOS HACIA ABAJO AUMENTAN LA SUSTENTACIÓN Y HACIA ARRIBA LA DISMINUYEN.

EL MISMO EFECTO DE BALANCEO SE LOGRA MÁS RAPIDAMENTE ACCIONANDO UN SPOILER, EN EL LADO ACCIONADO AUMENTA EL ARRASTRE Y DISMINUYE LA SUSTENTACIÓN.

LOS FLAPS Y SLATS SE UTILIZAN DURANTE EL DESPEGUE Y ATERRIZAJE PARA AUMENTAR LA SUPERFICIE ALAR.

AMBOS SPOILERS SE USAN EN EL ATERRIZAJE PARA FRENAR EL AVIÓN Y CONTRARRESTAR LA SUSTENTACIÓN AUMENTADA POR EFECTO DE LOS FLAPS.


ELEVADORES CABECEO ALERONES BALANCEO

TIMÓN GIRO LATERAL FLAPS Y SLATS L Y D

SPOILERS SPOILERS BALANCEO

FUERZA VERTICAL

MOVIMIENTO RESULTANTE




DISMINUYE FUERZA

AUMENTA FUERZA

AUMENTA SUSTENTACIÓN

AUMENTA ARRASTRE

FUERZA LATERAL

AUMENTA ARRASTRE

DISMINUYE SUSTENTACIÓN DISMINUYE FUERZA

SUSTENTACIÓN

MOVIMIENTOS RESULTANTES DEL AVIÓN

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