En este artículo discutiremos sobre diferentes ejemplos de arrastre de presión. El arrastre de presión depende del área de la sección transversal del cuerpo en lugar del área de la superficie expuesta.
Los ejemplos de arrastre de presión se ven con frecuencia en nuestra vida diaria. El arrastre de presión ocurre debido al aumento de la presión en el extremo frontal y la disminución de la presión en el extremo posterior de un objeto mientras viaja a través de un fluido.
A continuación se enumeran diferentes ejemplos de arrastre por presión:
- Un cuerpo de forma esférica que se mueve a través del aire.
- Una bicicleta
- Nadadores
- un cuerpo cilindrico
- Un carro en movimiento
- Un perfil aerodinámico o perfil aerodinámico con gran ángulo de ataque.
- un camión de mudanzas
- Un paracaidista cayendo por el cielo
- Un barco que viaja en el agua
- un pedazo de ladrillo
El arrastre de presión también es causado por un objeto estacionario alrededor del cual pasa el medio fluido. La aerodinámica reduce el arrastre de presión.
Un cuerpo de forma esférica que se mueve a través del aire.
Un cuerpo de forma esférica experimenta un arrastre de alta presión mientras se mueve a través de un fluido debido a su forma. Cuanta más superficie, más partículas de aire chocarán y mayor será la resistencia que experimente el cuerpo.
Debido a la separación de la capa límite en el caso de un cuerpo esférico, se forma una estela de baja presión detrás del cuerpo.
Una bicicleta
De hecho, la resistencia aerodinámica es una fuerza de resistencia importante en el ciclismo, cada ciclista tiene que superar la resistencia del viento. El arrastre de presión juega un papel importante en el ciclismo, causado principalmente por las partículas de aire que se empujan juntas en las superficies frontales y más espaciadas en las superficies traseras creando una gran diferencia de presión entre los extremos delantero y trasero.
Todos los ciclistas que alguna vez han pedaleado con viento en contra fuerte conocen la resistencia del viento. ¡Es agotador! Para avanzar, el ciclista debe empujar a través de la masa de aire frente a él.
Nadadores
Diferentes formas de fuerzas de arrastre como la fricción, la presión y el arrastre de las olas actúan continuamente sobre un nadador a medida que baja en la piscina hasta su toque final en la pared. El arrastre por fricción ocurre como resultado del roce de las moléculas de agua con el cuerpo del nadador, un cuerpo más suave del nadador reduce la fricción hasta cierto punto.
Al nadar a mayor velocidad, hay un aumento de presión en la región frontal (cabeza del nadador) creando una diferencia de presión entre los dos extremos del cuerpo del nadador. Esta diferencia de presión genera turbulencia detrás del cuerpo del nadador, esta fuerza de resistencia adicional es la presión de arrastre.
El arrastre de las olas ocurre como resultado de que el cuerpo del nadador se sumerge en el agua y se encuentra parcialmente fuera del agua. Toda la fuerza de arrastre de las olas se genera a partir de la parte de la cabeza y los hombros del cuerpo del nadador.
un cuerpo cilindrico
Un cuerpo cilíndrico es un ejemplo de cuerpo bluff que significa que se crea un arrastre de alta presión debido a su forma. Un cuerpo romo es un cuerpo cuya superficie no está alineada con las líneas de corriente cuando se coloca en un flujo de aire o líquido.
Un cilindro ofrece menos resistencia en términos de arrastre por fricción pero ofrece un gran arrastre de presión debido a la formación de remolinos después de que el cuerpo se mueve a través de una gran región de estela.
Un carro en movimiento
En el caso de un automóvil en movimiento, la magnitud de la fuerza de arrastre es igual y actúa en dirección opuesta a la fuerza que el motor crea en las ruedas del vehículo. Debido a que estas dos fuerzas iguales y opuestas actúan sobre el automóvil, la fuerza neta resultante se vuelve cero y el automóvil puede mantener una velocidad constante.
Si hacemos que la fuerza producida por el motor sea cero manteniendo el automóvil en una posición neutral durante un tiempo, solo la fuerza de arrastre actúa sobre el automóvil. En esta condición, la fuerza neta está disponible en el automóvil y el automóvil desacelera.
El arrastre de presión proviene de los movimientos de remolino que se establecen en el fluido por el paso de un cuerpo. El arrastre está asociado con la formación de una estela en el flujo.
Un camión con un área frontal plana experimenta una mayor resistencia del aire que un automóvil deportivo con una carrocería aerodinámica.
Un perfil aerodinámico con gran ángulo de ataque.
Un flujo que experimenta un aumento de presión se conoce como flujo en gradiente de presión adverso. Después de seguir esta condición, la capa límite se separa lo suficiente de la superficie y crea remolinos y vórtices detrás del cuerpo. Como resultado, la resistencia a la presión aumenta (debido a la gran diferencia de presión entre dos extremos) y la sustentación disminuye.
En el caso de un perfil aerodinámico con mayor ángulo de ataque, el gradiente de presión adverso en la parte trasera superior produce un flujo separado. Debido a esta separación, el tamaño de la estela aumenta y se produce una pérdida de presión debido a la formación de remolinos. Como resultado, la resistencia a la presión aumenta.
A un ángulo de ataque más alto, una gran fracción del flujo por encima de la parte superior del perfil aerodinámico puede separarse, en este punto el arrastre de presión es mayor que el arrastre viscoso.
un camión de mudanzas
En el caso de un camión comercial, el arrastre de presión o arrastre de forma es bastante alto debido al área de sección transversal frontal más grande. El arrastre de presión producido está muy influenciado por la forma y el tamaño del objeto.
Los cuerpos con una sección transversal más grande experimentan una mayor resistencia que los objetos más delgados o aerodinámicos.
El arrastre de presión sigue la ecuación de arrastre que aumenta con el cuadrado de la velocidad y, por lo tanto, juega un papel importante para los vehículos de alta velocidad.
El rendimiento y la eficiencia de combustible de un vehículo dependen de dos fuerzas aerodinámicas, presión, arrastre y fricción superficial. Siempre se hace un esfuerzo para dar forma a un cuerpo con menos resistencia.
Un paracaidista cayendo por el cielo
Cuando un paracaidista salta del avión, tanto la resistencia del aire o arrastre como la fuerza gravitatoria actúan sobre su cuerpo. La fuerza gravitacional permanece constante, pero la resistencia del aire aumenta con el aumento de la velocidad terrestre.
La fuerza de las partículas de aire que golpean el cuerpo se puede cambiar alterando la posición de su cuerpo (el área de la sección transversal del cuerpo). Esto cambia la velocidad del paracaidista hacia la tierra.
La fuerza de arrastre (resistencia) experimentada por el cuerpo se puede representar mediante la siguiente fórmula:
Donde D es el coeficiente de arrastre,
p es la densidad del medio, en este caso aire,
A es el área de la sección transversal del objeto, y
v es la velocidad del objeto.
Un barco que viaja en el agua
Cuando un barco pasa por un medio fluido, se establece un movimiento de remolino detrás del cuerpo que da como resultado un arrastre de presión. Este arrastre está asociado con la formación de estelas que se pueden observar detrás de un barco que pasa.
En comparación con el arrastre por fricción, el arrastre por presión es menos sensible al número de Reynolds. El arrastre de presión es importante para los flujos separados.
Esta fuerza de arrastre se puede observar en forma de estela vista detrás de un barco que pasa.
un pedazo de ladrillo
Una pieza de ladrillo, debido a su estructura similar a un cuerpo romo, experimenta un arrastre de alta presión cuando se mueve a través de un fluido.
Para un cuerpo farol, la fuente dominante de arrastre es el arrastre de presión y siempre depende del área de la sección transversal.
Soy Sangeeta Das. He completado mi Maestría en Ingeniería Mecánica con especialización en Motores IC y Automóviles. Tengo alrededor de diez años de experiencia en la industria y el mundo académico. Mi área de interés incluye motores IC, aerodinámica y mecánica de fluidos. Puedes alcanzarme en