propiedades aerodinamica
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8/10/2019 PROPIEDADES aerodinamica
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HH 611 G
ING. JUAN CABRERA
AERODINMICA
CONCEPTOS PREVIOS
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FORMAS DE LA MATERIA 1)
Slido, lquido y gaseoso.
En un slido, los enlaces intermoleculares son muyrgidos, manteniendo las molculas en una posicin
virtualmente fija. As, un slido tiene un volumen yforma.
Un lquido tiene enlaces ms dbiles entre lasmolculas. Las distancias entre molculas estn
rgidamente controladas, pero la disposicin en elespacio es libre. Por lo tanto, tiene un volumendefinido, pero sin forma definida, y se puedeacomodar a la forma de su envase dentro de loslmites impuestos por su volumen.
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FORMAS DE LA MATERIA 2)
Un gas tiene enlace dbil entre molculas y por lotanto no tiene ni forma ni volumen definido, por loque siempre llena la totalidad del envase que locontiene.
Un plasma es una forma especial de gas en el quelos tomos estn ionizados, es decir, han perdidouno o ms electrones y por lo tanto tienen una cargaelctrica positiva neta. Los electrones que han sidoprivados de los tomos estn vagando librementedentro del gas y tienen una carga elctrica negativa.Si el nmero de tomos ionizados y libres electronesson tales que las cargas totales positivo y negativoson aproximadamente igual, de modo que el gas ensu conjunto tiene poca o ninguna carga, sedenomina un plasma.
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PROPIEDADES: PRESIN 1)
En cualquier punto en un fluido, ya sea lquido ogas, hay una presin. Si un cuerpo se coloca en unlquido, su superficie es bombardeada por un gran
nmero de molculas que se mueven de formaaleatoria.
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PROPIEDADES: PRESIN 2)
En condiciones normales, las colisiones en unapequea rea de superficie son tan frecuentes que
no se pueden distinguir como impactos individuales.Aparecen como una fuerza constante en de la zona.
La intensidad de este 'bombardeo molecular' es la
presin esttica.
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PROPIEDADES: PRESIN 3)
Usualmente la presin esttica es llamadasimplemente presin.
El trmino esttico no implica el fluido est enreposo.
Para grandes cuerpos en movimiento o en reposo
dentro de un fluido, como el aire, la presin no esuniforme sobre la superficie y esto da lugar a lafuerza aerodinmica o fuerza aerosttica,respectivamente.
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PRESIN EN UN FLUIDO EN REPOSO 1)
Dado un pequeo elemento cbico que contiene fluidoen reposo dentro de una masa ms grande de fluidotambin en reposo. Las caras del cubo estn sujetos albombardeo continuo por las molculas del fluido, yexperimentan una fuerza.
La fuerza sobre cualquier cara puede ser descompuestaen dos componentes, uno que acta perpendicular a lacara y la otra a lo largo de ella, es decir, tangencial a lamisma.
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PRESIN EN UN FLUIDO EN REPOSO 2)
Consideremos que solo hay tres arreglossignificativamente diferentes de las fuerzastangenciales:
Se concluye que un fluido en reposo no puederesiste esfuerzos tangenciales; esto significa que unfluido en reposo la presin sobre una superficiedebe actuar en la direccin perpendicular a sta.
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LEY DE PASCAL 1)
Considere el prisma recto de dz de espesor y seccintransversal ABC. El ngulo ABC es recto.
El prisma est construido de material de la misma
densidad que la mayor parte del fluido en el que elprisma flota en reposo con la cara BC horizontal.
Las presiones p1, p2 y p3 actan perpendicularmentesobre las caras que se muestran.
El peso W del prisma acta verticalmente hacia abajo.
La cua est en equilibrio y en reposo.
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LEY DE PASCAL 2)
Horizontalmente se tiene:
Operando se concluye que:
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LEY DE PASCAL 3)
Verticalmente:
El peso:
reemplazando en la expresin anterior:
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LEY DE PASCAL 4)
Si el prisma es infinitamente pequeo, la expresin sesimplifica a:
De donde se concluye que:
La presin que acta en un punto de un fluido en reposo es la
misma en todas las direcciones.
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PROPIEDADES: TEMPERATURA 1)
En toda porcin de materia las molculas estn enmovimiento relativo entre s.
En los gases el movimiento es aleatorio, de amplitudapreciable que vara de aproximadamente 76 x10-9metros en condiciones normales a algunas decenas demilmetros a presiones muy bajas.
La distancia de movimiento libre de una molcula de gases la distancia que puede recorrer antes de chocar con
otra molcula o las paredes del recipiente.
El valor medio de esta distancia para todas las molculasen un gas se denomina longitud media molecular libre.
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PROPIEDADES: TEMPERATURA 2)
En virtud de este movimiento, lasmolculas poseen energacintica, y sta se manifiestacomo la temperatura del slido,lquido o gas.
En el caso de un gas enmovimiento se llama latemperatura esttica osimplemente temperatura.
La temperatura tiene dimensin[q] y las unidades de K o C.
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PROPIEDADES: DENSIDAD 1)
La densidad de un material es la medida de la cantidadde dicho material contenido en un cierto volumen.
En un fluido, la densidad puede variar de un punto aotro punto.
Dado un fluido, y dentro de l una pequea masa defluido dm contenido en un pequeo volumen dV, la
densidad del fluido en dicho punto ser:
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PROPIEDADES: DENSIDAD 2)
Las dimensiones del aire son ML-3.
A temperatura y presin estandar (288K, 101 325
Nm2), la densidad del aire seco es 1.2256 kgm-3.
Existen problemas en su medicin. Para facilitarla,se asume que el fluido es un continuo.
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PROPIEDADES: DENSIDAD 3)
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Consideremos solamente a gases y lquidos comofluidos.
Los fluidos estn conformados por molculas, entrelas cuales slo hay vaco.
La velocidad en un punto del fluido ser igual a 0si en el momento de evaluacin no hay partculasah.
Para evitar esto, se asume quela velocidad es el promedio detodas las molculas que rodeanal punto en estudio.
VISTA CONTINUA DE GASES Y LQUIDOS 1)
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Este es el criterio del medio continuo:
Las manifestaciones de un fluido puedensuponerse convenientemente como el resultado de
una distribucin continua hipottica de materia,conocida como el continuo, en lugar del
conglomerado real complejo de las molculasdiscretas.
Se aplica a los conceptos dedensidad, presin y temperatura,entre otros.
VISTA CONTINUA DE GASES Y LQUIDOS 2)
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BIBLIOGRAFA
BERTIN, John y CUMMINGS, RussellAerodynamic for engineers. 5thedition.Pearson Prentice Hall, 2009
HOUGHTON, E.L. y CARPENTER, P.W.Aerodynamic for engineering students. 6theditionButterworth-Heinemann, 2012
ORDOEZ, CarlosAerodinmica. Tomo I.Unin Tipogrfica Editorial Hispano Americana, 1961