Una vela no es el ala de un avión.

[jonam52]

Mira, esto he sacado de un proyecto de fin de grado de la Escuela Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Cantabria.
Despues de analizar las diferentes teorias erróneas sobre la sustentación que sería demasiado largo de poner aqui y de explicar porque no se debe aplicar Bernoulli en este tema, al igual que lo hace la NASA, dice lo siguiente a modo de resumen:
"24
La teoría aceptada es la del flujo descendente, que se basa también en la aplicación de la tercera ley de Newton. El aire que fluye tanto por el extradós como por el intradós es empujado continuamente hacia abajo, debido a la propia forma del perfil, generando una fuerza descendente. Debido a la tercera ley de Newton se genera una fuerza de reacción a esta fuerza descendente, de forma que la componente normal de dicha reacción es la fuerza de sustentación."
"La fuerza de sustentación se entiende como una fuerza de reacción a la fuerza originada por el flujo descendente"

Eso no niega que haya diferencia de presiones, lo que dice es que la "sustentación" no se explica por diferencia de presiones sino por un flujo que es desviado y que tambien por el estrados empuja hacia abajo... por supuesto a velocidades subsonicas... a mayores velocidades ya nos da igual lo que pase. Y tambien sigo insistiendo: si el aire por el extrados empuja hacia abajo, no necesitamos cola "coanda" para mantenerlo "pegado" al ala.



https://ibb.co/6BhsNPQ

[jiauka]

Originalmente publicado por jonam52

Mira, esto he sacado de un proyecto de fin de grado de la Escuela Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Cantabria.
Despues de analizar las diferentes teorias erróneas sobre la sustentación que sería demasiado largo de poner aqui y de explicar porque no se debe aplicar Bernoulli en este tema, al igual que lo hace la NASA, dice lo siguiente a modo de resumen:
"24
La teoría aceptada es la del flujo descendente, que se basa también en la aplicación de la tercera ley de Newton. El aire que fluye tanto por el extradós como por el intradós es empujado continuamente hacia abajo, debido a la propia forma del perfil, generando una fuerza descendente. Debido a la tercera ley de Newton se genera una fuerza de reacción a esta fuerza descendente, de forma que la componente normal de dicha reacción es la fuerza de sustentación."
"La fuerza de sustentación se entiende como una fuerza de reacción a la fuerza originada por el flujo descendente"

Eso no niega que haya diferencia de presiones, lo que dice es que la "sustentación" no se explica por diferencia de presiones sino por un flujo que es desviado y que tambien por el estrados empuja hacia abajo... por supuesto a velocidades subsonicas... a mayores velocidades ya nos da igual lo que pase. Y tambien sigo insistiendo: si el aire por el extrados empuja hacia abajo, no necesitamos cola "coanda" para mantenerlo "pegado" al ala.



https://ibb.co/6BhsNPQ

Y? Según tú eso no aplica a veleros, no? Ya que no parecen en nada a 1 ala...

Originalmente publicado por jonam52

si es incompresible no puede haber diferencias de presiones. ...

Y cuando puedas nos cuentas esta teoría tuya según la cual en 1 liquido -como es incompresible - no hay diferencia de presión, vamos que en el fondo del mar tenemos la misma presión que a 1 metro de la superfície, no?

[jonam52]

Originalmente publicado por jiauka

Y? Según tú eso no aplica a veleros, no? Ya que no parecen en nada a 1 ala...



Y cuando puedas nos cuentas esta teoría tuya según la cual en 1 liquido -como es incompresible - no hay diferencia de presión, vamos que en el fondo del mar tenemos la misma presión que a 1 metro de la superfície, no?

justamente, eso mismo se aplica a los veleros, no la diferencia de presión sino el hecho de desviar el flujo. La vela desvia el flujo por las dos caras y eso crea una fuerza velica en dirección perpendicular al flujo, a barlovento y a sotavento...

mira, en el fondo del mar el peso del agua presiona a los objetos pero el agua misma no aumenta de presión porque es imcompresible. Cuando un buzo respira a cierta profundidad y llena sus pulmones de aire no puede subir a la superficie porque ese aire se expandiria y lo reventeria... sin embargo puedes llenar una botella de agua en el fondo del mar y sacarla sin que le pase nada porque el agua no está comprimida. Bueno, extrictamente un pelin si, pero es tan poco que no se tiene en cuenta.

[jonam52]

si quieres aplicar la aeronautica a los veleros lo tienes que hacer de forma correcta y no coger cosas que funcionan en aviones a velocidades cercanas al sonido y superiores y aplicarlo directamente a una vela...

si explicas correctamente como funciona un ala a velocidad de una avioneta entonces si que lo puedes aplicar a la vela... ojo, pero a la vela solo, el velero no es solo vela, es vela y casco.

[jiauka]

Originalmente publicado por jonam52

.....

mira, en el fondo del mar el peso del agua presiona a los objetos pero el agua misma no aumenta de presión porque es imcompresible.

...

O sea, que según tu teoría, el agua siempre tiene la misma presión, no? Ya sea en 1 cubo de agua en la luna, en 1 cubo de agua en el jardín de 1 casa, en el fondo del mar, o en el grifo de 1 casa. Es así, no?

[jonam52]

Originalmente publicado por jiauka

O sea, que según tu teoría, el agua siempre tiene la misma presión, no? Ya sea en 1 cubo de agua en la luna, en 1 cubo de agua en el jardín de 1 casa, en el fondo del mar, o en el grifo de 1 casa. Es así, no?

segun "mi teoria" y la de miles de fisicos desde hace muchos siglos, el agua agua presiona a los objetos y esa fuerza que ejerce depende de la gravedad. El agua no se presiona a si misma, presiona al cubo, en la luna menos que en la tierra porque hay menos gravedad, en el fondo del mar más que en tu jardin porque hay más agua encima del cubo en el fondo del mar... a no ser que seas bob esponja y tu jardin esté en el fondo del mar tambien...

[jiauka]

Originalmente publicado por jonam52

segun "mi teoria" y la de miles de fisicos desde hace muchos siglos, el agua agua presiona a los objetos y esa fuerza que ejerce depende de la gravedad. El agua no se presiona a si misma, presiona al cubo, en la luna menos que en la tierra porque hay menos gravedad, en el fondo del mar más que en tu jardin porque hay más agua encima del cubo en el fondo del mar... a no ser que seas bob esponja y tu jardin esté en el fondo del mar tambien...

Y como hacen para bombear agua desde el fondo de 1 pozo? Si no puede aumentar la presión del agua, como sube?

Porque hace muchos años que no se sube el agua de los pozos con cubos ..

[jiauka]

Originalmente publicado por jonam52

segun "mi teoria" y la de miles de fisicos desde hace muchos siglos, el agua agua presiona a los objetos y esa fuerza que ejerce depende de la gravedad.....

Es decir, a igualdad de gravedad , igual "fuerza", no?

Vamos, que 1 el agua de 1 karcher tiene la misma presión que 1 cubo de agua si están en el mismo lugar, no?

[caribdis]

Originalmente publicado por jonam52

Mira, esto he sacado de un proyecto de fin de grado de la Escuela Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Cantabria.
Despues de analizar las diferentes teorias erróneas sobre la sustentación que sería demasiado largo de poner aqui y de explicar porque no se debe aplicar Bernoulli en este tema, al igual que lo hace la NASA, dice lo siguiente a modo de resumen:
"24
La teoría aceptada es la del flujo descendente, que se basa también en la aplicación de la tercera ley de Newton. El aire que fluye tanto por el extradós como por el intradós es empujado continuamente hacia abajo, debido a la propia forma del perfil, generando una fuerza descendente. Debido a la tercera ley de Newton se genera una fuerza de reacción a esta fuerza descendente, de forma que la componente normal de dicha reacción es la fuerza de sustentación."
"La fuerza de sustentación se entiende como una fuerza de reacción a la fuerza originada por el flujo descendente"

Eso no niega que haya diferencia de presiones, lo que dice es que la "sustentación" no se explica por diferencia de presiones sino por un flujo que es desviado y que tambien por el estrados empuja hacia abajo... por supuesto a velocidades subsonicas... a mayores velocidades ya nos da igual lo que pase. Y tambien sigo insistiendo: si el aire por el extrados empuja hacia abajo, no necesitamos cola "coanda" para mantenerlo "pegado" al ala.



https://ibb.co/6BhsNPQ

Yo lo compro, como causa adicional, pero que no me coloquen la fuerza a popa de la vela, la fuerza está muy claro donde está!

[jonam52]

Originalmente publicado por caribdis

Yo lo compro, como causa adicional, pero que no me coloquen la fuerza a popa de la vela, la fuerza está muy claro donde está!

Mira, es diferente analizar el flujo de un gas a gran escala que a pequeña escala. A gran escala hay un flujo en una dirección que es clara. A escala de las moleculas no es asi. En un gas hay mucho espacio entre las moleculas y estas tienen libertad de movimientos, por lo tanto se mueven en todas direcciones y chocan muchas veces unas contra otras y tambien contra la vela, a barlovento y a sotavento tambien. Y en un ala por abajo (que es muy intuitivo) pero por arriba tambien (que ya no es tan intuitivo) y tambien por arriba producen un efecto de acción-reacción que se traduce en sustentación.

Si nos quedaramos solo con el flujo a gran escala no podriamos explicar que en una tuberia el flujo de gas tenga una perdida de presión a medida que avanza, porque si sigue la misma dirección del tubo ¿por qué tendrian que chocar las particulas contra las paredes del tubo? es que a pequeña escala tambien se mueven en dirección a las paredes del tubo y chocan contra él, perdiendo energia que transmiten al tubo.

Piensa en esto con la vela y verás que tambien a sotavento las particulas de gas chocan contra la vela y le transmiten energia contribuyendo a la fuerza velica. A gran escala (nosotros estamos en la gran escala porque somos gigantes comparados con el tamaño de las particulas) nosotros solo notamos la dirección media del flujo y no notamos que hay particulas que se mueven en otras direcciones tambien.

Si fueramos del tamaño de las particulas veriamos particulas moviendose en todas direcciones y chocando entre ellas y con todo lo demás y nos costaria entender que en ese caos hay una corriente en una dirección...

[caribdis]

Originalmente publicado por jonam52

Mira, es diferente analizar el flujo de un gas a gran escala que a pequeña escala. A gran escala hay un flujo en una dirección que es clara. A escala de las moleculas no es asi. En un gas hay mucho espacio entre las moleculas y estas tienen libertad de movimientos, por lo tanto se mueven en todas direcciones y chocan muchas veces unas contra otras y tambien contra la vela, a barlovento y a sotavento tambien. Y en un ala por abajo (que es muy intuitivo) pero por arriba tambien (que ya no es tan intuitivo) y tambien por arriba producen un efecto de acción-reacción que se traduce en sustentación.

Si nos quedaramos solo con el flujo a gran escala no podriamos explicar que en una tuberia el flujo de gas tenga una perdida de presión a medida que avanza, porque si sigue la misma dirección del tubo ¿por qué tendrian que chocar las particulas contra las paredes del tubo? es que a pequeña escala tambien se mueven en dirección a las paredes del tubo y chocan contra él, perdiendo energia que transmiten al tubo.

Piensa en esto con la vela y verás que tambien a sotavento las particulas de gas chocan contra la vela y le transmiten energia contribuyendo a la fuerza velica. A gran escala (nosotros estamos en la gran escala porque somos gigantes comparados con el tamaño de las particulas) nosotros solo notamos la dirección media del flujo y no notamos que hay particulas que se mueven en otras direcciones tambien.

Si fueramos del tamaño de las particulas veriamos particulas moviendose en todas direcciones y chocando entre ellas y con todo lo demás y nos costaria entender que en ese caos hay una corriente en una dirección...

Hay varios experimentos en los que se ve como un fluído que adquiere velocidad baja la presión y mueve objetos en la dirección contraria a la esperada, los succiona. El de soplarle a un folio curvado, por ejemplo.

Claro que las moléculas del aire siguen chocando con el folio, pero la velocidad del aire ha bajado su presión y succiona al folio. También hay moléculas chocando por la otra cara, lo importante es que choquen con menos fuerza por la cara superior, la velocidad las arrastra y por eso chocan menos?

[jonam52]

Originalmente publicado por caribdis

Hay varios experimentos en los que se ve como un fluído que adquiere velocidad baja la presión y mueve objetos en la dirección contraria a la esperada, los succiona. El de soplarle a un folio curvado, por ejemplo.

Claro que las moléculas del aire siguen chocando con el folio, pero la velocidad del aire ha bajado su presión y succiona al folio. También hay moléculas chocando por la otra cara, lo importante es que choquen con menos fuerza por la cara superior, la velocidad las arrastra y por eso chocan menos?

es que nadie esta diciendo tampoco que lo de la presión sea falso... es que no es completo porque la fuerza de la vela es superior a la que se calcula por diferencia de presiones... eso no dice que la diferencia de presiones no exista. La velocidad y la dirección del flujo se observa a gran escala, a pequeña escala las particulas siguen moviendose en todas direcciones y chocando contra la vela a pesar de que el flujo general sea en una dirección. (eso es lo que vemos nosotros por nuestro tamaño y porque no vemos las particulas)

Pensando en esto que dice la Nasa de desviar el flujo, me he dado cuenta de que cuando en la vela estamos preocupados de que los catavientos vayan horizontales y no desviados, esto se entiende muy bien y muy facil pensando en el flujo y olvidandose de las presiones. Si es la desviación del flujo la que produce la fuerza tambien a sotavento entonces es importante mantener ese flujo en la dirección correcta que es siguiendo el perfil de la vela y no desviandose hacia arriba o hacia abajo o en otras direcciones... cuanto más estable y más orientado con el perfil de la vela más fuerza velica vamos a conseguir.

A mi por lo menos me ayuda a entenderlo... es que si nos vamos a depresiones y aspiraciones ya nos liamos con que si hay aspiración por qué afecta solo a la vela y no a los catavientos etc... y además si se trata de aspirar pareceria más logico que los catavientos tuvieran que estar perpendiculares al perfil de la vela porque entonces aspiraria más no? es mas sencillo y más correcto segun lo que nos dicen los aeronauticos lo del flujo.

[Newton]

Igual se están mezclando algunos conceptos.

Por una parte, está la velocidad de un fluido. Eso se ve con las lanitas o con humo, pequeñas partículas u otros inventos en los túneles de viento.

Por otra parte, está la presión estática. Esa es la que va cambiando cuando buceamos y hace que nos duelan los oídos si no compensamos. Es la que explica el teorema de Arquímedes aunque de una manera algo compleja. También, de manera menos evidente, es la presión atmosférica, que a nivel del mar tiene un valor, en lo alto del Everest otro valor más pequeño (y nos moriríamos porque no podríamos absorber el oxígeno del aire) y más arriba donde vuelan los aviones todavía menos presión absoluta o estática.

Otra cosa es la compresibilidad de los gases y la no-compresibilidad de los líquidos. Efectivamente, el aire puede comprimirse por ejemplo a 200 bar y ponerlo en una botella, y después lo iremos sacando. Hay mucha energía acumulada en una botella de gas a presión, y por ese motivo se revisan y se "timbran" cada pocos años para evitar accidentes. Si empujamos un globo entre las manos vemos que rebota por efecto de la compresibilidad el aire (y elasticidad del globo), mientras que si apretamos una botella llena de agua no rebota del mismo modo. Eso sí, la compresibilidad de los gases, y del aire en particular puede despreciarse para las variaciones de presión que se manejan en aerodinámica veleros y molinos de viento (entre otros).

Y por último, tendríamos una presión diferencial. Una presión diferencial es una diferencia de presiones. Esto es lo que se manifiesta alrededor de una vela. Como el perfil de la vela altera la velocidad del aire a su alrededor, allí donde se frena se genera una sobre presión, y donde la velocidad es mayor, se genera una depresión -respecto de la presión estática reinante alrededor, en lo que sería el fluido sin perturbar-. Las presiones diferenciales que se manejan en aerodinámica de veleros son muy bajas. No tengo el dato concreto, pero deben ser del orden de algún cm de columna de agua.

Ya sé que lo de la "depresión" o "succión" en la parte convexa de la vela o en la superior del ala es difícil de visualizar. Los primeros aviadores se sorprendían de que la tela del ala se desprendiese por su parte superior (que se corresponde con el sotavento de la vela), pero es así. Si podemos visualizar que donde el aire o el agua se frenan generan una sobrepresión, ¿porqué no admitir que lo contrario también pasa, que si la velocidad es mayor que la del entrono se produce una depresión relativa?

Y hay una cosa más. Hay muchas teorías y principios físicos que afectan a la aerodinámica e hidrodinámica en general, con ecuaciones complicadas y modelos matemáticos que no terminan de corresponderse con la realidad, a lo mejor porque algunos parámetros de las fórmulas están mal determinados. El caso es que la manera de determinar las fuerzas -por presión diferencial- que generan los perfiles aerodinámicos a distintas velocidades, con distintos ángulos de ataque y demás, se hace todavía por experimentación en el túnel del viento.

En fin. Un lío.

[caribdis]

Originalmente publicado por Newton

Igual se están mezclando algunos conceptos.

Por una parte, está la velocidad de un fluido. Eso se ve con las lanitas o con humo, pequeñas partículas u otros inventos en los túneles de viento.

Por otra parte, está la presión estática. Esa es la que va cambiando cuando buceamos y hace que nos duelan los oídos si no compensamos. Es la que explica el teorema de Arquímedes aunque de una manera algo compleja. También, de manera menos evidente, es la presión atmosférica, que a nivel del mar tiene un valor, en lo alto del Everest otro valor más pequeño (y nos moriríamos porque no podríamos absorber el oxígeno del aire) y más arriba donde vuelan los aviones todavía menos presión absoluta o estática.

Otra cosa es la compresibilidad de los gases y la no-compresibilidad de los líquidos. Efectivamente, el aire puede comprimirse por ejemplo a 200 bar y ponerlo en una botella, y después lo iremos sacando. Hay mucha energía acumulada en una botella de gas a presión, y por ese motivo se revisan y se "timbran" cada pocos años para evitar accidentes. Si empujamos un globo entre las manos vemos que rebota por efecto de la compresibilidad el aire (y elasticidad del globo), mientras que si apretamos una botella llena de agua no rebota del mismo modo. Eso sí, la compresibilidad de los gases, y del aire en particular puede despreciarse para las variaciones de presión que se manejan en aerodinámica veleros y molinos de viento (entre otros).

Y por último, tendríamos una presión diferencial. Una presión diferencial es una diferencia de presiones. Esto es lo que se manifiesta alrededor de una vela. Como el perfil de la vela altera la velocidad del aire a su alrededor, allí donde se frena se genera una sobre presión, y donde la velocidad es mayor, se genera una depresión -respecto de la presión estática reinante alrededor, en lo que sería el fluido sin perturbar-. Las presiones diferenciales que se manejan en aerodinámica de veleros son muy bajas. No tengo el dato concreto, pero deben ser del orden de algún cm de columna de agua.

Ya sé que lo de la "depresión" o "succión" en la parte convexa de la vela o en la superior del ala es difícil de visualizar. Los primeros aviadores se sorprendían de que la tela del ala se desprendiese por su parte superior (que se corresponde con el sotavento de la vela), pero es así. Si podemos visualizar que donde el aire o el agua se frenan generan una sobrepresión, ¿porqué no admitir que lo contrario también pasa, que si la velocidad es mayor que la del entrono se produce una depresión relativa?

Y hay una cosa más. Hay muchas teorías y principios físicos que afectan a la aerodinámica e hidrodinámica en general, con ecuaciones complicadas y modelos matemáticos que no terminan de corresponderse con la realidad, a lo mejor porque algunos parámetros de las fórmulas están mal determinados. El caso es que la manera de determinar las fuerzas -por presión diferencial- que generan los perfiles aerodinámicos a distintas velocidades, con distintos ángulos de ataque y demás, se hace todavía por experimentación en el túnel del viento.

En fin. Un lío.

Y que opinas de la acción/reacción?