Calculadora de fuerza de arrastre
Esta calculadora de fuerza de arrastre obtiene el arrastre aerodinámico o hidrodinámico sobre un objeto con su velocidad, su área frontal, el coeficiente de arrastre y la densidad del fluido, usando la ecuación de arrastre. Ingresa los valores y la calculadora de fuerza de arrastre devuelve la fuerza de arrastre en newtons. Sirve para autos, ciclistas, pelotas y cualquier cosa que se mueva en el aire o el agua.
Resultados
La herramienta Calculadora de fuerza de arrastre forma parte de nuestra colección de Calculadoras de Movimiento y fuerza. Explora más Calculadoras de Movimiento y fuerza para dimensionar, convertir y revisar tu trabajo junto con esta herramienta.
Qué muestra la calculadora de fuerza de arrastre
Moverse en el aire o el agua significa empujar el fluido fuera del camino, y eso cuesta fuerza. La calculadora de fuerza de arrastre da esa fuerza de resistencia con la ecuación de arrastre. Como el arrastre crece con el cuadrado de la velocidad, se vuelve la principal fuerza que debe vencer un auto o un ciclista rápido.
Fórmula de la calculadora de fuerza de arrastre
La calculadora de fuerza de arrastre usa la ecuación de arrastre:
ρ es la densidad del fluido, v la velocidad, Cd el coeficiente de arrastre y A el área frontal. Duplicar la velocidad cuadruplica el arrastre, y la potencia necesaria para vencerlo crece con el cubo de la velocidad.
Ejemplo de la calculadora de arrastre aerodinámico
Un objeto de 1 m² de área frontal y coeficiente de arrastre de 0.5 que se mueve a 20 m/s (72 km/h) en el aire. La calculadora de arrastre aerodinámico da:
A 40 m/s el arrastre sube a 490 N, cuatro veces más.
Cómo usar la calculadora de fuerza de arrastre
Ingresa la velocidad en metros por segundo, el área frontal en metros cuadrados, el coeficiente de arrastre y la densidad del fluido. Usa 1.225 kg/m³ para el aire al nivel del mar y unos 1,000 kg/m³ para el agua. La calculadora de fuerza de arrastre devuelve el arrastre en newtons. Los coeficientes de arrastre típicos están en la tabla de abajo.
Cómo leer el resultado de la calculadora de fuerza de arrastre
La fuerza de arrastre es contra lo que debe empujar un motor o un ciclista para mantener esa velocidad. Multiplica el arrastre por la velocidad para obtener la potencia: 122.5 N a 20 m/s son unos 2.45 kW. El coeficiente de arrastre es el dato más difícil de conocer; mejorar la aerodinámica lo baja mucho más de lo que suele lograrse reduciendo el área frontal.
Cuándo usar la calculadora de fuerza de arrastre
- Estimar la resistencia de un auto o una bici con la calculadora de fuerza de arrastre
- Comparar formas por su coeficiente de arrastre
- Obtener la velocidad terminal de un objeto que cae
- Problemas de física sobre la resistencia del aire
Errores comunes con la calculadora de fuerza de arrastre
- Velocidad en km/h. Convierte a m/s dividiendo entre 3.6.
- Usar el área lateral. Usa el área frontal que enfrenta al flujo.
- Densidad equivocada. El aire y el agua difieren unas 800 veces.
Consejos para resultados precisos
- Usa un Cd medido para tu forma exacta cuando puedas.
- Baja la densidad del aire a gran altitud.
- Multiplica el arrastre por la velocidad para la potencia necesaria.
Calculadora de coeficiente de arrastre: cómo obtener Cd
Una calculadora de coeficiente de arrastre resuelve la ecuación al revés: Cd = 2Fd ÷ (ρ v² A). Mide la fuerza de arrastre en un túnel de viento o en una prueba de desaceleración libre a una velocidad conocida, y el coeficiente sale solo. Cd depende de la forma y de la superficie, y cambia un poco con la velocidad. Para convertir una lectura de velocidad a metros por segundo, la calculadora de velocidad maneja la distancia y el tiempo.
Velocidad terminal con la calculadora de fuerza de arrastre
Un objeto que cae acelera hasta que el arrastre iguala su peso. Igualar ½ρv²CdA = mg y despejar v da la velocidad terminal. Un paracaidista boca abajo llega a unos 55 m/s; encogido, con menos área, la velocidad terminal es mayor.
Valores de referencia de la calculadora de coeficiente de arrastre
| Forma | Coeficiente de arrastre Cd |
|---|---|
| Cuerpo aerodinámico | 0.04 |
| Auto moderno | 0.25 a 0.35 |
| Esfera | 0.47 |
| Ciclista erguido | 0.9 |
| Placa plana (de frente) | 1.28 |
Preguntas frecuentes: Calculadora de fuerza de arrastre
¿Cuál es la ecuación de arrastre?
Fd = ½ ρ v² Cd A: la mitad de la densidad del fluido por la velocidad al cuadrado por el coeficiente de arrastre por el área frontal.
¿Cómo obtengo el coeficiente de arrastre?
Despeja la ecuación de arrastre: Cd = 2Fd ÷ (ρ v² A), con una fuerza de arrastre medida, o usa valores publicados para formas parecidas.
¿Por qué el arrastre sube tan rápido con la velocidad?
El arrastre depende de la velocidad al cuadrado, así que duplicar la velocidad da cuatro veces el arrastre.
¿El arrastre también aplica en el agua?
Sí. Usa la densidad del agua, unos 1,000 kg/m³, lo que hace el arrastre mucho mayor que en el aire.