Calculadora de fuerza de arrastre: resistencia aerodinámica y potencia
Calcula la fuerza de arrastre aerodinámico sobre un objeto con su velocidad, área frontal, coeficiente de arrastre y la densidad del fluido, más la potencia necesaria.
Cómo funciona
F_d = ½ · ρ · v² · C_d · A · Potencia P = F_d · v
La ecuación de arrastre dice que la fuerza que frena a un objeto dentro de un fluido crece con el cuadrado de la velocidad: si duplicas la velocidad, el arrastre se multiplica por cuatro. Además es proporcional a la densidad del fluido, al área frontal y al coeficiente de arrastre, que depende de la forma. Como la potencia para vencerlo es fuerza por velocidad, crece con el cubo de la velocidad; por eso el consumo de gasolina en carretera y el esfuerzo de un ciclista se disparan tanto al ir rápido.
Ejemplo resuelto
Una esfera con 1 m² de área frontal (C_d = 0.47) se mueve a 30 m/s en aire a nivel del mar (ρ = 1.225 kg/m³). La presión dinámica es ½ × 1.225 × 30² = 551.25 Pa, y la fuerza de arrastre, 551.25 × 0.47 × 1 ≈ 259.1 N. Mantener esa velocidad exige 259.1 × 30 ≈ 7,773 W, es decir, unos 7.77 kW.
Fuentes: Drag equation — Wikipedia
Preguntas frecuentes
¿Por qué el arrastre aumenta tanto con la velocidad?
Porque la fuerza es proporcional al cuadrado de la velocidad y la potencia necesaria, al cubo. Pasar de 50 a 100 km/h multiplica el arrastre por cuatro y la potencia para vencerlo por ocho.
¿Qué es el coeficiente de arrastre?
El C_d es un número sin unidades que resume qué tan aerodinámica es una forma. Una gota alargada puede quedar por debajo de 0.05, un auto moderno ronda 0.3, una esfera 0.47 y una placa plana alrededor de 1.28.
¿La fórmula sirve también en el agua?
Sí, la misma ecuación vale para cualquier fluido; solo cambia la densidad. El agua es unas 800 veces más densa que el aire, así que a igual velocidad el arrastre es muchísimo mayor.
Calculadoras relacionadas
Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.