Prctica No.2

Coeficientes de arrastre

Nombre: Reyes Guzmn Ivn

Objetivo:

Obtener experimentalmente los coeficientes de resistencia al avance de diferentes cuerpos para

un valor de nmero de Reynolds determinado.

Material y equipo:

-Generador de viento. -Dinammetro con escala de 0 a 0.6 N. -Manmetro diferencial. -3 discos de 40, 56 y 80 mm de dimetro. -Tnel de viento con fondo plano. -Cuerpo fuselado de 56 mm de dimetro y -150mm de

cuerda. -Tubo Pitot. -Carro soporte -Varilla de transporte. -Esfera de 56 mm de dimetro. -Hemisferio de 56 mm de dimetro. -Nivel de burbuja.

Desarrollo:

1.- Determinacin de las condiciones ambientales

a) Se deben tomar las lecturas de los aparatos en el laboratorio al iniciar y finalizar los

experimentos.

Iniciales Finales Promedio

Temperatura ambiente 20C 20 20

Presin baromtrica 565 mmHg 565 mmHg 565 mmHg

Humedad relativa 74% 74% 74%

b) Con los valores promedio se calcula la densidad del aire en el laboratorio.

=0.348444 (753.2714) 0.74(0.00252 20 0.02582)

273.15 + 20= 0.8953

3= 0.0913

3

2.- Determinacin de coeficientes de resistencia al avance de diferentes cuerpos.

Con ayuda de un nivel de burbuja se nivelo la seccin de prueba del tnel de viento mediante el

ajuste de los tornillos de nivelacin. Se hizo funcionar el generador de viento a la velocidad

mxima y se midi la velocidad del viento a con el tubo Pitot1

Velocidad leda: 8.9 m/s Velocidad real: 9.9766 m/s por lo que q= 4.5437 utm/m2

Para el clculo del nmero de Reynolds se determin la viscosidad del aire en el laboratorio , para

lo que se uso la temperatura promedio en el laboratorio

= 1.7735 105

= 0.1808 105

1 La prctica indicaba medir la presin dinmica, sin embargo me pareci mas practico tomar la medida de velocidad y aplicar los factores de correccin correspondiente

Direccin del flujo

D Resistencia al avance medida

(N)

D Resistencia al avance medida

(kgf)

L Longitud

de referencia2

(m)

S rea

frontal (m2)

Coeficiente de

resistencia al avance CD=D/qS

Nmero de

Reynolds Re=VL/

0.05 0.0051 0.056 0.002463 0.4557 28212.6

0.03 0.00306 0.15 0.002463 0.2734 75569.4

0.04 0.00408 0.15 0.002463 0.3646 75569.4

0.082 0.00837 0.04 0.001257 1.4655 20151.8

0.12 0.01225 0.056 0.002463 1.0946 28212.6

0.361 0.03684 0.08 0.005026 1.6132 40303.7

0.18 0.01837 0.056 0.002463 1.6415 28212.6

2 Para los cuerpos aerodinmicos es la cuerda y para los discos, la esfera y la semiesfera es el dimetro.

3.- Cuestionario.

1. Comparar los coeficientes aqu obtenidos con los mostrados en literatura especializada y

comentar resultados.

Los coeficientes de esta prctica fueron comparados con los mostrados en el libro de

mecnica de fluidos de Yunus A. Cengel, y si bien los coeficientes tienen valores cercanos es

importante notar que los nmeros de Reynolds utilizados no son los mismos.

2. Es posible que un cuerpo en cada libre llegue al suelo con velocidad constante?

Si la cada no es muy prolongada, se puede considerar que el peso se mantiene constante. La

resistencia del aire, sin embargo depende de la velocidad de cada. Cuanto mayor sea esta,

mayor es la fuerza con que el aire frena la cada del objeto. Una consecuencia de lo anterior es

que la fuerza neta que acta sobre el objeto se hace cada vez ms pequea. En el momento en

que la resistencia iguala a peso, la fuerza neta es nula y a partir de aqu, la velocidad se

mantiene constante. A esta velocidad se le denomina velocidad lmite o terminal.

3. Para el caso de una esfera explique cmo vara el coeficiente de resistencia al avance al variar

el nmero de Reynolds.

En general, cd no es una constante absoluta para una geometra dada de un cuerpo. Este

coeficiente vara con la velocidad del flujo (o de manera ms general, con el nmero de

Reynolds, Re). Una esfera lisa, por ejemplo, tiene un coeficiente de arrastre que vara desde

valores altos para un flujo laminar, hasta 0,47 para un flujo turbulento.

Cuando el nmero de Reynolds indica un flujo laminar, el Cd es mayor a comparacin cuando el

nmero de Reynolds indica flujo turbulento, esto quiere decir que cuando la velocidad del flujo

aumenta tiende a adherirse a la superficie de la esfera, por lo cual llega a recorrer una mayor

superficie y el desprendimiento del viento es ms tardado a comparacin de un Reynolds que

indica flujo laminar.

4. Es posible que la suma de los coeficientes de resistencia al avance de las partes de un

cuerpo sea mayor que el valor del coeficiente de resistencia al avance del cuerpo entero?

El coeficiente de resistencia al avance de un conjunto de objetos es menor a la suma de los

coeficientes de resistencia de cada objeto, esto es porque el flujo no cubre cada superficie de

cada objeto por separado y a que la velocidad del flujo va disminuyendo conforme cada

superficie que compone al conjunto.

5. De qu tipo son los coeficientes de resistencia al avance que se determinan en la prctica.

Son coeficientes de resistencia al avance totales, ya que no se determin que parte corresponde

al cd producido por la viscosidad y los que son producidos por la presin.

Conclusin:

El concepto de arrastre tiene importantes consecuencias en la vida diaria, el coeficiente de

arrastre es diferente para cada geometra, y est compuesto de dos partes, uno debido a la

presin y otro debido a lo viscosidad del fluido, sin embargo si existe similitud geomtrica,

prcticamente se puede decir que el CD es igual para los diferentes tamaos de dicha geometra.