¿Qué es un coeficiente de arrastre?

En el campo de los fluidos y la aerodinámica, el coeficiente de arrastre se refiere a la figura numérica que representa la resistencia de un objeto, o arrastre, cuando se mueve contra un medio fluido, que generalmente es agua o aire. También puede tener en cuenta el área de superficie sobre la que se encuentra un objeto, como cemento, hierba o agua. El término se aplica con mayor frecuencia cuando se hacen máquinas como automóviles, aviones y barcos.

Los aerodinámicos usan la siguiente fórmula para calcular el coeficiente de arrastre de un objeto: 2Fdd / pv2A. En esta fórmula, "Fd" se refiere a la fuerza de arrastre del objeto, o la energía que se mueve en dirección opuesta al objeto. La "p" es la densidad de masa del medio, mientras que "v" se refiere a la velocidad o velocidad del objeto. "A", por otro lado, pertenece al área de referencia del objeto.

El principio básico detrás de la fórmula del coeficiente de arrastre es que la densidad del medio fluido es proporcional a la fuerza que está dando contra el objeto y a la velocidad al cuadrado del objeto en relación con el fluido. Este principio puede ser más obvio cuando la fórmula se invierte: Fd = (pv2 cdA / 2) A. Esto también significa que el coeficiente de arrastre puede variar en gran medida según la rapidez con que el aire del agua pasa a través del objeto. La velocidad, a su vez, puede cambiar con la forma del objeto.

La regla general es que cuanto mayor sea el área por la que tiene que pasar el medio fluido, mayor será el coeficiente de arrastre. Con un cuadrado y un cono, el área amplia del cuadrado permite que empuje más aire contra él, a diferencia del cono, en donde el aire puede salir más rápido de su forma puntiaguda. De esta manera, un objeto de forma cuadrada experimenta más resistencia y tiende a viajar más despacio, en comparación con un objeto en forma de cono.

Este principio se usa a menudo en el diseño de automóviles, especialmente para autos deportivos que dependen en gran medida de la velocidad. Se puede observar que los autos de carrera son más pequeños y tienen un frente liso e inclinado. Esto es para permitir que el aire pase más fácilmente a través del automóvil sin obstrucciones, produciendo así un coeficiente de arrastre más bajo, más velocidad y un uso más eficiente del combustible. Los autos deportivos también tienden a sentarse más abajo en el suelo en comparación con los autos normales, por lo que se reduce el aire que se interpone entre los neumáticos y el suelo. De esta manera, el automóvil tiene un mejor agarre del suelo y puede circular más rápido.