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Lecciones de aerodinámica (2): las fuerzas aerodinámicas y el sistema de ejes viento

2012-10-12

Este artículo forma parte de la serie sobre lecciones de aerodinámica.

Cuando el viento sopla sobre un cuerpo (o cuando un cuerpo se mueve relativo a la atmósfera), el aire ejerce unas fuerzas sobre él. El aire interactúa con la superficie mojada del cuerpo mediante la presión y los esfuerzos viscosos. Cada elemento de área mojada está sometido a una fuerza y la resultante de toda la superficie mojada del cuerpo es la fuerza aerodinámica.

Fuerzas aerodinámicas que actúan por la superficie mojada del cuerpo.
Fuerzas aerodinámicas que actúan por la superficie mojada (es decir, por la superficie inmersa en el aire).

La situación puede ser muy complicada cuando el viento viene arremolinado, caótico, de direcciones muy diferentes. En cambio, cuando la corriente lejos del cuerpo es uniforme, con una dirección bien definida, las cosas son mucho más sencillas. Si soplamos un chorro de aire sobre un cuerpo pequeño comparado con la sección del chorro (como pasa en un túnel de viento), entonces tenemos una buena corriente uniforme. También nos encontramos con una corriente uniforme si nos desplazamos dentro de la atmósfera en calma, de modo que hay un movimiento relativo del aire con respecto a nosotros.

Cuerpo en una corriente arremolinada y caótica.
Cuerpo inmerso en una corriente arremolinada y caótica.

La fuerza aerodinámica es una magnitud vectorial y podemos expresar sus componentes en el sistema de referencia que más nos guste. Un sistema de referencia muy útil es el de ejes viento: uno en el que una dirección está alineada con la propia dirección que lleva la corriente lejos del cuerpo y otros dos perpendiculares. La componente de la fuerza en la dirección paralela a la corriente es lo que se conoce como resistencia, mientras que las componentes perpendiculares son fuerzas de sustentación (o quizá la fuerza de sustentación y la fuerza lateral si queremos usar dos nombres diferentes). Veremos que a menudo es posible estudiar por separado o casi por separado las componentes de la fuerza aerodinámica en ejes viento, lo que hace que estos ejes sean francamente ventajosos.

Cuerpo inmerso en una corriente uniforme.
Cuerpo inmerso en una corriente uniforme. El sistema de ejes viento es fácil de definir y de utilizar. por la superficie inmersa en el aire).


Categorías: Aeroespacio, Física

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