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Aerodinamica - definiciÓn, leyes bÁsicas del movimiento, ley de la aceleraciÓn

AERODINAMICA
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DEFINICIÓN:

La aerodinámica literalmente se define como potencia del aire.
Otra definición es: La rama de la dinámica (parte de la mecánica que trata de leyes del movimiento en relación con las fuerzas que la producen), que estudia los efectos mecánicosdel aire y otros cuerpos gaseosos en los objetos suspendidos en el aire o sometidos a presiones de aire (o gaseosos).

Una antigua definición era: el arte de fabricar o dirigir aeróstatos, que eran también llamados globos de aire, el cual fueron puestos al aire o realizaron por primera vez una ascensión dos (2) franceses, PILATRE y el Márquez de ARLANDES en 1783.

Estos globos fueron muy utilizados en la primera guerra mundial en viajes de reconocimiento, campañas antisubmarinas y bombardeos aéreos. Desde entonces su importancia ha disminuido ante el progreso de la aviación.




Hoy en día estos aeróstatos solo se utilizan para observaciones meteorológicas (globos sondas).

La investigación de la estratosfera;
En resumen a la aerodinámica se le puede definir como la ciencia que estudia a todo objeto en movimiento en movimiento a través de l aire.
Este estudio exige la solución de un doble problema:

1) Conseguir la sustentación del aparato.
2) Conseguir la maniobrabilidad del aparato.






LEYES BÁSICAS DEL MOVIMIENTO

ISAAC NEWTON
Nació en woolsthoree- Inglaterra en 1642, Hijo de un Granjero, fue profesor de matemáticas en la universidad de Cambridge.
En 1687 aparecen sus “principios matemáticos de filosofía natural”, obra imperecedera con la que nace la física matemática y cuyas proposiciones fundamentales, después de Tres siglos, se enseñan en la actualidad por constituir los principios de la física clásica.
Autor de la “ley de la gravitaciónUniversal” que lleva su nombre; descubrió el teorema del binomio y efectuó notables estudios en óptica, estableciendo la “hipótesis de la emisión sobre la naturaleza de la luz” y comprobó experimentalmente que la luz blanca estaba compuesta por siete colores.
La reina lo hace caballero, la real sociedad lo elige presidente y a su muerte es enterrado “como los grandes” en la abadía de westminster. (1727). Su lapida dice: “ALÉGRENSE LOS MORTALES DE QUE TAL ORNAMENTO DEL GENERO HUMANO HALLA EXISTIDO”.




LEYES DE NEWTON
Sir Isaac Newton, formulo tres leyes del movimiento que deben entenderse, que esas tres leyes son importantes en el estudio de este curso
1.- Ley de la Inercia o Equilibrio
2.- Ley de la Aceleración
3.- Ley de la Reacción

LEY DE LA INERCIA O EQUILIBRIO
Esta primera ley de NEWTON también llamada ley del equilibrio, explica las fuerzas actuando sobre un cuerpo cuando este permanece en estado de equilibrio.
Dice, un cuerpo en reposo tiende a permanecer en reposo y un cuerpo en movimiento tendera a mantenerse en movimiento, en línea recta a una velocidad constante hasta que actué otra fuerza que desbalancee el equilibrio.
Matemáticamente esto significa que la suma de las fuerzas verticales es igual a cero, que la suma de las fuerzas horizontales es igual a cero; y la suma de estos momentos (fuerzas) con relación al centro de gravedad debe ser igual a cero.
Ejemplo:
a) Un avión de 10,000 libras, que esta posado en tierra con el motor en mínimo. Este avión esta enequilibrio de reposo, ya que al peso de 10,000 libras, existe una fuerza opuesta y hacia arriba de igual magnitud, que es la tierra.
La fuerza de atracción del motor de 800 libras es compensada por la fricción de las ruedas opuestas (en sentido contrario).
La suma de las fuerzas verticales y horizontales es igual a cero; o expresado en otra forma, la suma de los movimientos alrededor del centro de gravedad es igual a cero, ya que si no el avión se estaría cayendo, de lo que se deduce que la suma de momentos para este caso siempre igual a cero, y de no serlo así presentaría otro estado.
b) Un avión en vuelo recto y nivelado, a una velocidad constante, también esta en equilibrio a pesar de que tiene una velocidad.
La suma de las fuerzas verticales es igual a cero.


En este caso el peso es soportable por las alas y la fuerza de tracción de 1,600 libras es opuesta a la fuerza de 1,600 libras de resistencia





LEY DE LA ACELERACIÓN:

En esta segunda ley, NEWTON explica el desbalance de fuerzas de que hace mención en la primera ley.
Si hay una fuerza desbalanceadora en un cuerpo, este se acelerara.
NEWTON dice: La aceleración será directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa en dirección de la fuerza desbalanceadora.
Ejemplo:
a. El piloto cuando aumenta la potencia mediante el acelerador y la fuerza de atracción es de 6,000 libras, en la cual se opone una resistencia de 4,000 libras, hay una fuerza desbalanceadora de 2,000 libras, endirección de la fuerza de tracción por lo tanto el avión realizara a una mayor velocidad, continuara acelerándose hasta que la fuerza de resistencia se incremente hasta 6,000 libras; condición en la cual se habrá alcanzado nuevamente el equilibrio a una mayor velocidad.







b. Si el piloto retardo el acelerador de tal manera de obtener una tracción de 2,000 libras (en las mismas condiciones que el anterior ejemplo), la fuerza de resistencia será mayor, por lo tanto el avión se acelerara en el sentido de la fuerza de resistencia o sea reducirá su velocidad.







c. Para visualizar la aceleración como es inversamente proporcional a la masa, pensemos en un camión y un carro de pasajeros. Ambos con la misma potencia. Si a ambos se le aplica la misma potencia desde el reposo, el carro alcanzara los 60km/h. Antes que el camión, por que el carro tiene menos masa que el camión, resultando una mayor aceleración. el principio se cumple con el avión, si el avión es mas pesado su aceleración será más lenta.


LEY DE LA ACELERACION:
Las fuerzas al actuar sobre los cuerpos tienden a producir un movimiento.
Pero si existe algún obstáculo, este se opone al movimiento del cuerpo. Un barco a vela que no este anclado, se mueve por acción de la fuerza del viento que ejerce sobre él; pero si esta anclado se origina una tracción sobre la cadena y no se mueve.


En general un cuerpo se mantiene en reposo al recibir la acción de una fuerza, es por que existe otra fuerza de igual intensidadpero en sentido contrario, que se opone a la acción motriz de la primera.

NEWTON: específica que para cada acción hay una reacción igual y contraria.
Esta tercera ley, no es realmente importante para el curso de la aerodinámica, pero es un principio en el cual se basan los aviones a chorro, conforme los gases calientes salen por el escape de la turbina estas imparten una fuerza hacia delante llamada empuje, al contrario de los aviones convencionales que es a tracción.







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