domingo, 29 de septiembre de 2013
Introducción
La Mecánica de Fluidos
Analiza y efectúa estudios en cuanto a las leyes del movimiento de fluidos, establecidas en su relación con la materia sólida. Así mismo es la rama de
la física, “que se ocupa de la acción de
los fluidos en reposo o en movimiento”1. De igual manera la aplicación de esta
parte de la física se ve en diversas situaciones, desde el análisis de la flotabilidad en barcos para comprender la ciencia en su estructura,
como también la resistencia al avance de
sólidos en gases, la hidráulica, hasta
estudio especializados en el flujo de
agua confinado ya sea en tubería o en
canales abiertos como los ríos. En este blog se enfocara en un caso específico,
en el cual la mecánica de fluidos y el principio de la continuidad propuesto
por Bernoulli , son los que hacen posible el movimiento de los gases y logran
el desarrollo de la aerodinámica, con la cual explicaremos como las aves y los
aviones llevan a cabo una “sencilla” pero perfecta acción conocida como el
vuelo.
Principio de Pascal
Principio de pascal
La presión que se ejerce o se
aplica sobre la superficie de un fluido
contenido en un recipiente se transmite a cada una de las partes de este con la
misma intensidad. Por ejemplo, si la presión del agua potable aumenta 10
unidades de presión en una estación de bombeo, la presión de todos los tubos
conectados del sistema aumentara 10
unidades. Es decir siempre que se produzca un cambio de presión en una parte
del fluido se transmitirá con el mismo valor a las demás.
Que es presión
Normalmente cuando encontramos un
líquido confinado en un recipiente este ejerce fuerzas contra las paredes. Para
establecer una relación entre el líquido y las paredes, puesto que un líquido
toma la forma de recipiente que lo contiene es necesario introducir a nuestras
mentes el concepto de presión. Esta se obtiene dividiendo la fuerza entre el
área sobre la cual actúa.
Principio de Arquímedes
![](http://4.bp.blogspot.com/-O5udk2F16hU/UkjmzSiyh1I/AAAAAAAAAD0/9FN26eqISvo/s1600/19.gif)
Principio de Arquímedes:
El principio de Arquímedes consiste en la relación que existe entre la fuerza de flotabilidad y el líquido desplazado y dice lo siguiente; “Un cuerpo sumergido sufre un empuje hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido que desplaza”.
Este principio se aplica y es
válido para líquidos y gases, ya que se considera que ambos son fluidos.
Principio de Bernoulli
Principio de Bernoulli
Es
importante afirmar que este principio es valido para los líquidos como para los
gases. Así mismo se establece que cuando se incrementa la rapidez de un fluido,
disminuye la presión interna en este. Debido a que el flujo es continuo, el
agua aumenta su rapidez cuando pasa por la parte angosta o profunda del arroyo.
Este
principio básicamente se basa en la conversión de la energía, La energía de un
fluido en cualquier momento ya sea, liquido o gas, consta de tres componentes;
la energía cinética, debido al movimiento, el trabajo que se asocial a las
fuerzas de presión y la energía gravitacional debida a la elevación.
Donde:
V
= velocidad del fluido en la sección considerada
g
= aceleración gravitatoria
z
= altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia
P
= presión a lo largo de la línea de corriente
Ï = densidad del fluido
¿Cómo vuelan las aves?
¿Cómo
vuelan las aves?
La mecánica dentro de la
aerodinámica acobija cuatro fuerzas que
se aplican sobre el ave. Estas fuerzas son denominadas como empuje, peso, roce y levante. Bueno también es necesario aclarar
que las alas, no son planas sino curvas, debido a su forma es posible que haya
una menor resistencia al ambiente aéreo presente en el momento de volar, asi
pues mientras el aire pasa por el las extremidades del ave se produce una
diferencia de velocidades en ambas partes del ala, tanto superior como
inferior. En este momento la corriente de aire de la parte superior es más
veloz y recorre más distancia, sin embargo el aire en la parte inferior corre
más lento y queda atrapado por la curvatura del ala( cóncava), así se produce
una fuerza ascendente que es bastante fuerte como para elevar al animal, para
poder vencer la fuerza gravitacional.
EL ALULA
El
álula es un conjunto plumas únicas y
especiales , localizadas en el borde
delantero del ala el cual choca con el viento al momento de aterrizar, aquel
grupo de alas les permite a las aves volar a muy bajas velocidades sin caer
abruptamente.
“Estas
plumas se insertan en la punta del ala sobre el primer dedo, llamado pulgar,
este dedo es el equivalente a las partes esqueléticas y los músculos del pulgar
humano. El número de plumas álula insertadas al dedo pulgar varía según la
especie”.
http://www.surmagico.cl/alulas.htm
http://www.surmagico.cl/alulas.htm
![](http://4.bp.blogspot.com/-Z-mCY4mljyQ/UkjjRR8OBRI/AAAAAAAAACo/ZPxULBEStFE/s1600/11.jpg)
Los
cambios de posición de las álulas se deben más a la fuerza del viento que a
movimientos voluntarios provocados por el ave.
“Gracias
al efecto combinado de los nuevos materiales y del uso de la informática, el
avión del futuro imitará cada vez más el vuelo de las aves. Utilizará alas
aéreo elásticas que se tensarán como los músculos y se juntarán en vuelo, al
mismo tiempo que su ancho y longitud podrán variar hasta un 50%, toda una
revolución en la ingeniería aeroespacial”.
http://bisserver.be/online/spaans/sp07/sp07_047_0v02/html/preguntas/aves.html
http://bisserver.be/online/spaans/sp07/sp07_047_0v02/html/preguntas/aves.html
Clases de Alas
“La
presión ejercida hacia abajo por el rápido movimiento del aire (flechas rojas)
es menor a la presión ejercida hacia arriba por el lento movimiento del aire
(flechas verdes)”
http://www.flowsol.co.uk/index.php
http://www.flowsol.co.uk/index.php
Para que exista un movimiento del aire a
través de las alas es fundamental un tipo de acción motora en el ala, este
trabajo es llamado “empuje”, este se origina del movimiento creado por los
músculos pectorales del ave que resulta como el movimiento de las alas.
Una fácil analogía al movimiento proporcionado
por estos animales para emprender vuelo y ascender es uno similar al de nado. Por otra parte las
maquinas aerodinámicas creadas por el hombre, no poseen alas para agitar, pero
si motores que empujan las pesadas obras metálicas en el
aire y crean la elevación necesaria para generar el vuelo.
EL ALA
Son
aquellas Extremidades anteriores, las alas cierto tipo de animales: insectos,
aves, quirópteros. Esta extremidad es la del vuelo. Cada ala tiene una aleta
central para golpear el viento, compuesta por tres huesos de las extremidades,
el húmero, cúbito y el radio. En el caso de las aves.
Tipos
de alas:
Alas elípticas:
“Alas
elípticas son cortas y redondeadas, con una relación de aspecto baja, lo que
permite realizar maniobras muy cerradas en espacios reducidos, como podría
encontrarse en la vegetación densa. Como tales, son comunes en las aves rapaces
forestales, y muchos paseriformes, en particular las no migratorias.”
http://piojo69.tripod.com/vuelo.htm
http://piojo69.tripod.com/vuelo.htm
Alas
de alta velocidad:
“Alas
de alta velocidad son alas cortas y puntiagudas que cuando se combina con una
pesada carga alar y aleteos rápidos proporcionan una alta velocidad
energéticamente costoso. Este tipo de vuelo se utiliza por el ave con la mayor
velocidad del ala, el halcón peregrino, así como por la mayoría de los patos.”
Alas
de relación de aspecto:
“Por lo general tienen una baja carga alar y son mucho más largas que anchas, se utilizan para el vuelo lento, casi flotando o alternativamente por las aves que se especializan en alza vuelo y vuelo sin motor, especialmente el utilizado por las aves marinas, planeo dinámico, que utilizar diferentes velocidades del viento a diferentes alturas por encima de las olas en el océano para proporcionar la elevación. Baja velocidad de vuelo es importante para las aves que se zambullen de buceo para los peces.”
Alza
las alas con ranuras profundas:
“Estas
son las bandas preferidas por las grandes especies de aves continentales, como
águilas, buitres, pelícanos y cigüeñas. Las ranuras en el extremo de las alas,
entre las primarias, reducir la resistencia inducida y vórtices del extremo del
ala por "capturar" la energía en el aire que fluye desde la parte
inferior a la superficie superior del ala en las puntas, mientras que el tamaño
de la más corta de las ayudas alas en el despegue.”
http://centrodeartigos.com/articulos-informativos/article_73742.html
http://centrodeartigos.com/articulos-informativos/article_73742.html
la aerodinámica tras el vuelo de los aviones
Los Aviones vuelan por 3 factores:
1.- Sustentación.
2.- Propulsión.
3.- Aerodinamicidad.
1. Sustentación:
La Sustentación se logra por medio de la posición del ala, es decir cuando un avión despega, el ala lleva una inclinación hacia arriba por lo tanto el avión es impulsado hacia arriba, al contrario que cuando un avión va descendiendo la inclinación del ala es ligeramente hacia abajo, por lo tanto el avión es impulsado en ese sentido, para decender o aterrizar.
2. Propulsión:
La Propulsión la generan las turbinas o las hélices en caso de los Monomotores o Bimotores. Esto le permite a la nave adquirir las suficientes velocidades necesarias para el vuelo.
3. Aerodinamicidad:
Ejemplo: Al ir en un auto a altas velocidades en un auto, saquen la mano en posición horizontal, después inclinen la mano hacia arriba, podrán ver que el viento empujará su mano hacia arriba, también inclinen la mano hacia abajo y sentirán como esta baja.
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