Conceptos fisicos aplicados a Aerodinámica-Repaso
mmazeroApuntes30 de Julio de 2020
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AERODINÁMICA
Es la parte de la física que estudia el comportamiento de las reacciones del aire con los objetos presentes que se mueven en su seno (aeronaves).El concepto de movimiento está sujeto a la relatividad del objeto que se mueve.
Es importante recordar algunos conceptos básicos de Física, necesarios en la aplicabilidad de aerodinámica.
TEMAS DE REPASO
Conversiones de unidades
Velocidad y aceleración
Leyes de Newton
Vectores
Masa, Peso, Inercia
Trabajo, Energía cinética, Energía potencial
Potencia, Presión
Temperatura, densidad
CONVERSIONES DE UNIDADES
En la aviación actual se trabajan sobre aeronaves de diferentes nacionalidades y en Colombia en particular sobre vuelan la mayoría de empresas de aviación del mundo, por lo tanto para el personal técnico es indispensable, conocer y manejar las diferentes unidades utilizadas por cada uno de los fabricantes por lo tanto las conversiones de unidades son de vital importancia.
La tabla muestra algunas conversiones de unidades, factores de conversión en los diferentes sistemas. (Sistema Internacional (SI), Sistema Inglés (de ingeniería) y Sistema Técnico.
FACTORES DE CONVERSIÓN
1 nM = 1853 m 1 Lb = 0.4536 Kp 1 m3 = 1000 Lt
1 SM = 1609 m 1 Kp = 9.8 N 1 Lt = 1000 cm3
1 ft = 0.3048 m 1 SLUG = 14.59 Kg 1 Gal = 3.785 Lt
1 ft = 12 in 1 Ton = 1000 Kg 1 Gal = 4 cuartos
1 in = 2.54 cm 1 Lb = 16 Oz 1 Gal = 8 Pintas
1 Km = 1000 m 1 Oz = 28.35 gr 1 Lb = 4.45 N
1 in = 0.0254 m 1 Pa = 1.45 X 10-4 psi 1 Bar = 100 Kpa
Ejercicio de aplicación.
Convertir. 250 Kts. a ; m / s
250 . nM . 1853 m. Hr
------------------------------ = 128.68 m / s
NM . Hr. 3600 s.
15000 Km / Hr2 a; Ft / s2
15000 Km . 1000 m. Hr2
----------------------------------- = 1.16 m / s2
Hr2. Km. (3600 s.)2
VELOCIDAD (v)
Es el desplazamiento realizado en un tiempo determinado.
v = d / t
v = d – d0 / t - to
d = distancia final
do = distancia inicial
t = tiempo final
to = tiempo inicial
Unidades
m / s , Km / hr, Ft / s
NM / hr = Knot
1Nm / Hr = 1 Knot = 1852 m / hr
mph = SM / hr = 1609 m / hr
Ejercicio de aplicación.
¿Qué distancia recorrerá un móvil con movimiento uniforme durante 15 segundos (s) si marcha a una velocidad de 77 m / s?
V = d / t ; d = v x t
d = 77 m / s x 15 s
d = 1155 m
Movimiento rectilíneo Se denomina movimiento rectilíneo, aquél cuya trayectoria es una línea recta. [pic 1] En la recta situamos un origen O, donde estará un observador que medirá la posición del móvil x en el instante t. Las posiciones serán positivas si el móvil está a la derecha del origen y negativas si está a la izquierda del origen. Posición La posición x del móvil se puede relacionar con el tiempo t mediante una función x=f(t). [pic 2] |
ACELERACIÓN (a)
Es el cambio de velocidad en un tiempo determinado.
a = v / t
a = v – vo / t - to
v = velocidad final
vo = velocidad inicial
Unidades
m / s2 , Ft / s2 , in / s2
Ejercicio de aplicación.
¿Al cabo de cuánto tiempo, adquiere un móvil la velocidad de 12 m / s si parte del reposo y su aceleración es de 0.25 m / s2
a = v – vo / t - to
t – to = (v – vo) / a
t = v / a
t = 12 m / s / 0.25 m / s2
t = 48 s
Aceleración [pic 3] En general, la velocidad de un cuerpo es en función del tiempo. Supongamos que en un instante t la velocidad del móvil es v, y en el instante t' la velocidad del móvil es v'. Se denomina aceleración media entre los instantes t y t' al cociente entre el cambio de velocidad v=v'-v y el intervalo de tiempo en el que se ha tardado en efectuar dicho cambio, t=t'-t.
| |||
TERCERA LEY
Para toda acción, hay una reacción exactamente igual y en sentido contrario.
Aplicabilidad de la tercera ley.
El peso que una aeronave ejerce sobre la tierra, tiene una reacción igual al peso y en sentido contrario. El empuje dado por las turbinas en una aeronave se debe al efecto de acción y reacción.
[pic 5]
VECTORES
El vector es una cantidad que tiene, magnitud, dirección y sentido, se denota por una línea con una flecha. Los vectores se pueden sumar, restar, representar.
Una manera de expresar la suma de manera gráfica es trasladar el segundo vector a sumar de tal manera que el origen de éste, coincida con el extremo del primer vector, y la suma la obtendremos dibujando un vector que vaya desde el origen del primer vector hasta el extremo del segundo, de la siguiente manera:
[pic 6]
Hay que tener muy presente lo siguiente: vectores en la misma dirección se suman, pero vectores con sentidos opuestos se restan. A continuación tenemos un ejemplo de suma y resta de vectores.
[pic 7][pic 8]
Aplicabilidad de vectores
Las fuerzas que intervienen en una aeronave en vuelo, Sustentación, (Lift), peso (Weight), Resistencia al avance (Drag), Tracción (Thrust).
MASA
Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, que está compuesto de una sustancia determinada. La masa es la medida de la inercia.
¿Cuál es su peso en otro planeta?
¿Cuál es su masa?
Principio del formulario
[pic 9]On Earth you weigh [pic 10]pounds.
[pic 11]On the Mercury you weigh [pic 12]pounds.
[pic 13]On the Mars you weigh [pic 14]pounds.
[pic 15]On the Jupiter you weigh [pic 16]pounds.
[pic 17]On the Saturn you weigh [pic 18]pounds.
[pic 19]On the Moon you weigh [pic 20]pounds.
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