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dinámica de fluidos: el agua y el aire
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dinámica de fluidos:
el agua y el aire
Presented by Ian Ibarra Peña
resumen
en la siguiente presentacion se analizara las fuerzas que provocan los fluidos (dinámica de fluidos) durante la realización de actividades físicas y deportivas en el aire (aerodinámica) y el agua (hidrodinámica).
fundamentacion
En un marco más general se estaría haciendo referencia a la “dinámica de fluidos”, que es la parte de la mecánica que estudia las fuerzas provocadas por los fluidos.
fundamentación
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Se entiende por “aerodinámica” la parte de la dinámica de fluidos que estudia las fuerzas que actúan sobre un objeto que se mueve en el seno de un gas (ej. en el aire).
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Se entiende por “hidrodinámica” la parte de la dinámica de fluidos que estudia las fuerzas que actúan sobre un objeto que se mueve en el seno de un líquido (ej. en el agua).
PICTURES
concepto de fluidos
En los libros de física un fluido se define como una materia que se deforma continuamente y sin límite bajo la acción de una fuerza, por pequeña que sea. Además tienen la cualidad de fluir y adaptarse a la forma de un recipiente (Tipler, 1999). En el campo de estudio de la Biomecánica de la Actividad Física y del Deporte, las personas y/o animales se van a desplazar fundamentalmente en dos medios, el aéreo y acuático. En estos medios van a surgir una serie de fuerzas que frenarán (resistivas) o facilitarán (propulsivas) el movimiento
Es importante tener en cuenta que las fuerzas generadas al desplazarse en los medios aéreo o acuático no se van a aplicar en el centro de gravedad (de las personas o animales) o en el centro de masas (de los objetos), sino que se van a aplicar en el centro volumétrico de los mismos.
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corrientes relativas de fluidos
es importante conocer tanto la velocidad del objeto como la velocidad del fluido, para finalmente obtener la velocidad relativa del fluido que interactúa con el objeto, y que influirá en dichas fuerzas.
La velocidad relativa de un fluido es la diferencia entre la velocidad del fluido y la velocidad del objeto (V relativa = V fluido – V objeto), ambas registradas desde un sistema de referencia fijo o inmóvil (anemómetro fijo y velocímetro, respectivamente).
Para llevar a cabo este cálculo es necesario considerar la velocidad del fluido positiva, si tiene el mismo sentido que la dirección principal del movimiento del objeto, y negativa, si tiene sentido contrario.
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comportamiento del aire y el agua en las actividades fisicas y deportivas
comportamiento del aire y el agua
Una vez conocemos que los fluidos pueden tanto líquidos como gases, también es importante saber que los primeros son fluidos incompresibles, y los gases, compresibles. Esto significa que, introducidos en un émbolo, el efecto de la presión es capaz de disminuir el volumen en los gases, pero no en los líquidos. Es necesario considerar que los gases, y en el caso que nos ocupa, el aire, son fluidos compresibles, no manteniendo una densidad constante, y por lo tanto, no teniendo un comportamiento fácilmente predecible.
Afortunadamente los gases sólo tienen un comportamiento “compresible” cuando la velocidad relativa de los mismos es más del 40% de la velocidad del sonido en ese gas (la velocidad del sonido en el aire es de 360 m/s a nivel del mar, disminuyendo con la altitud hasta 300 m/s a 10000 m).
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Existe una relación, conocida como el Número de Mach (velocidad relativa / velocidad sonido), que nos permite afirmar que en la mayoría de las actividades físicas y deportivas (prácticamente en todas) el aire se comporta como un fluido incompresible.
Para ello, el Número de Mach debe ser inferior a 0.4. Consideremos entonces una de las actividades que se realizan a mayor velocidad en el medio aéreo, como es el esquí de velocidad, donde el francés Philippe Goitschel consiguió, en el año 2002, una velocidad máxima de 250.7 km/h (69.6 m/s): Nº Mach = 69.6 / 300-360 = 0.232-0.193.