Significado y Definición de Aerodinámica

Qué es Aerodinámica?. Es la rama de la ciencia física que analiza los movimientos del aire y otros fluidos gaseosos. Estudiando las fuerzas establecidas entre los cuerpos en movimiento y las masas de aire que los rodean.

Los estudios detallados sobre la resistencia que ofrece el aire y la estabilidad de los vehículos en movimiento son esenciales para la fabricación de automóviles modernos, aviones y todos los medios de transporte que se mueven a altas velocidades.

Es una disciplina científica de enorme importancia práctica en las industrias militares y de transporte; de hecho, su objetivo esencial es determinar los principios que controlan el movimiento y la estabilidad de los aviones, barcos y trenes de alta velocidad, así como aquellos aspectos relacionados con el desplazamiento de proyectiles y misiles.

Además, las leyes establecidas a través de análisis aerodinámicos también son aplicables en ingeniería civil. Ya que gobiernan las fuerzas de resistencia presentadas por puentes y otros edificios cuando están sujetos a la acción de vientos de alta intensidad.

Principios Teóricos y Experimentales

Los estudios aerodinámicos tienen como objetivo fundamental el mantenimiento del llamado estado de equilibrio dinámico. En el que las fuerzas desarrolladas durante su movimiento deben ser compensadas por las producidas por las masas de aire.

Las leyes que regulan esta disciplina utilizan el análisis matemático para describir las condiciones ideales para el vuelo o el desplazamiento sobre superficies sólidas o líquidas.

Aunque el campo de aplicación de la teoría aerodinámica abarca especialidades tan distintas como el tratamiento de resistencias de aire, la ventilación de hornos o el diseño industrial de aviones, trenes y automóviles.

Su interés principal se centra en la descripción de las fuerzas que intervienen en el desplazamiento. de cuerpos en el aire.

Esta disciplina tuvo su origen en las obras de Galileu Galilei, Christiaan Huygens e Isaac Newton, quienes, a través de diferentes experiencias, establecieron el concepto de resistencia al aire, determinando también su magnitud.

Estos investigadores concluyeron que el valor de esta cantidad es proporcional al cuadrado de la velocidad del cuerpo en movimiento.  El cuadrado del seno de su ángulo de inclinación, la densidad del aire y la sección del objeto perpendicular a la dirección del flujo de aire.

Sobre la base de esta relación, basada en principios mecánicos, numerosos estudiosos desarrollaron las más diversas teorías sobre los efectos de la viscosidad y la elevación del aire. Una fuerza perpendicular a la dirección del cuerpo, que lo sostiene en movimiento. Entre otros conceptos que formaron el núcleo de principios aerodinámicos.

A partir del conjunto básico de leyes generales, es posible obtener datos que, a su vez, permiten fabricar modelos de aviones y otros vehículos en los que se llevan a cabo las pruebas que determinarán el diseño final de este equipo.

Aerodinámica Moderna

Científicos como el inglés Frederick William Lanchester y Ludwig Prandtl, un físico alemán considerado el padre de la aerodinámica moderna.  Llevaron a cabo investigaciones que revolucionaron los estudios de estabilidad, soporte y equilibrio de los cuerpos en vuelo.

Su trabajo sentó las bases para la solución de problemas que surgieron a medida que aumentaba la velocidad de los vehículos en general, y de los aviones en particular.

Factores como:

  • Ondas de choque, formadas por la acumulación de presión cuando se excede la velocidad del sonido.
  • Capas límite, en las cuales se producen desplazamientos de fuerzas causadas por la viscosidad.
  • Fenómenos térmicos, característicos de las altas velocidades.

Son algunas de las variables que deben considerarse en el estudio aerodinámico de dispositivos diseñados para superar la velocidad del sonido.

Pruebas y Medios de Observación

Para llevar a cabo sus experimentos, la mayoría de los laboratorios destinados a establecer el acondicionamiento aerodinámico de los medios de diseño de transporte. Utilizan los llamados túneles de viento, instalaciones en las que se somete un modelo del vehículo que debe analizarse para detectar corrientes de aire forzadas, velocidad revisado.

Existen diferentes tipos de túneles de viento, clasificados como túneles de circuito abierto o cerrado, y de operación continua o con el uso de ráfagas de aire controladas.

Por otro lado, de acuerdo con la velocidad que desea obtener, estas instalaciones se pueden clasificar en:

  • Subsónicas: Si las velocidades desarrolladas en ella son más bajas que el sonido
  • Supersónicas: Cuando son entre cinco y diez veces el valor de esta velocidad
  • Hipersónicas: Si las fuerzas desarrolladas dentro de él dan como resultado velocidades superiores a diez veces la del sonido.

Las pruebas realizadas en estos túneles ofrecen la posibilidad de calcular la intensidad de las fuerzas. Obteniendo la resultante de sus tres componentes parciales:

  • Fuerzas de elevación
  • Resistencia al desplazamiento del vehículo
  • Esfuerzos laterales.

Del mismo modo, este análisis permite optimizar la resistencia, el diseño y la posición de cada elemento de la estructura, mediante la evaluación de los esfuerzos aplicados a ese componente.

En este sentido, el interés en visualizar las corrientes de salida de aire, durante la prueba del modelo en el túnel de viento.

Las imágenes se pueden obtener directamente a través de fotografías del proceso, bajo condiciones de iluminación adecuadas, o mediante el análisis de diagramas analíticos.

A menudo se usa para dibujar curvas en un sistema de ejes cartesianos. Que representan las fuerzas principales que deben analizarse para obtener las condiciones aerodinámicas deseadas.

que es aerodinamica significado definicion ejemplos