Calculadora de Fuerza de Arrastre
Halla la fuerza de arrastre aerodinámico sobre un objeto en movimiento.
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Cómo funciona
El arrastre es la fuerza que resiste el movimiento de un objeto a través de un fluido como el aire o el agua, y esta calculadora lo computa con la ecuación de arrastre estándar. Introduces la densidad del fluido, la rapidez del objeto, su coeficiente de arrastre y su área frontal, y devuelve la fuerza de arrastre en newtons. La característica más importante de la ecuación es que el arrastre crece con el cuadrado de la velocidad: duplica la rapidez y el arrastre se cuadruplica, por eso el consumo de combustible cae bruscamente a velocidades de autopista y por eso existe la velocidad terminal. El coeficiente de arrastre es un número adimensional que capta cuán aerodinámica es una forma, desde unos 0,04 para una gota suave hasta más de 1 para una placa plana o un paracaídas; un coche moderno ronda 0,3. El área frontal es la sección transversal que el objeto empuja a través del fluido. Los ingenieros usan la ecuación para diseñar coches, aviones y edificios. Para el aire a nivel del mar la densidad es de unos 1,225 kilogramos por metro cúbico.
F = ½ · ρ · v² · Cd · A
La ecuación de arrastre da la fuerza resistiva que un fluido ejerce sobre un objeto que se mueve a través de él como la mitad de la densidad del fluido por la velocidad al cuadrado por el coeficiente de arrastre por el área frontal. El término de velocidad está al cuadrado, así que el arrastre sube bruscamente con la rapidez. El coeficiente de arrastre capta la eficiencia aerodinámica de la forma, y el área frontal es la sección transversal que el objeto presenta al flujo.
Fuente:Fluid dynamics (drag equation)
Revisamos todas nuestras herramientas de vez en cuando para garantizar su precisión.
Ejemplo resuelto
Cómo usar esta calculadora
- 1
Introduce tus valores
Introduce fluid density (ρ), velocity (v), drag coefficient (cd) y frontal area (a).
- 2
Ajusta las opciones
Ajusta cualquier opción para adaptarla a tu situación.
- 3
Lee tu resultado
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Preguntas frecuentes
¿Qué es la fuerza de arrastre?
La fuerza de arrastre es la resistencia que experimenta un objeto al moverse a través de un fluido como el aire o el agua. Siempre actúa en sentido opuesto al movimiento, frenando el objeto. El arrastre depende de la densidad del fluido, la rapidez y forma del objeto y su área frontal, y es un factor importante en el diseño de vehículos, aviones y equipamiento deportivo.
¿Por qué el arrastre crece con el cuadrado de la rapidez?
La ecuación de arrastre incluye la velocidad al cuadrado porque un objeto más rápido choca con más moléculas de fluido por segundo e imparte más momento a cada una. Duplicar la rapidez duplica ambos efectos, así que la fuerza se cuadruplica. Esta subida brusca es por qué la resistencia del aire domina a altas velocidades y por qué reducir la rapidez incluso un poco baja el arrastre.
¿Qué es el coeficiente de arrastre?
El coeficiente de arrastre es un número adimensional que describe cuán aerodinámica es una forma, independiente de su tamaño o rapidez. Las formas aerodinámicas como las gotas tienen coeficientes bajos cerca de 0,04, las esferas rondan 0,47, y las placas planas o paracaídas superan 1. Un coeficiente menor significa menos arrastre para el mismo tamaño y rapidez.
¿Qué área frontal debo usar?
Usa la sección transversal que el objeto presenta al flujo entrante, medida perpendicular a la dirección del movimiento. Para un coche es aproximadamente el ancho por el alto del frente; para un ciclista es el área proyectada del cuerpo y la bici. Un área frontal menor reduce el arrastre, por eso los ciclistas se agachan y los coches se mantienen bajos y estrechos.
¿Cómo se relaciona con la velocidad terminal?
A medida que un objeto en caída acelera, el arrastre aumenta hasta equilibrar la gravedad, punto en que el objeto deja de acelerar y cae a una velocidad terminal constante. Como el arrastre crece con el cuadrado de la rapidez, este equilibrio se alcanza a una rapidez definida. Los objetos más pesados o aerodinámicos alcanzan velocidades terminales mayores.