Calculadora de fuerza de arrastre
Calcula la fuerza de arrastre sobre un coche, una bici, un balón, un paracaídas o cualquier objeto que se mueva en el aire o el agua con la ecuación de arrastre F = ½ρv²CdA. Elige una forma predefinida o introduce tu propio coeficiente de arrastre y obtén la fuerza en newtons y libras, la potencia necesaria para avanzar a través del fluido y la energía consumida por kilómetro o milla.
Última actualización:
Área proyectada frente al flujo; un coche ≈ 2.0–2.5 m², un ciclista ≈ 0.4–0.5 m²
Relativa al aire o al agua (suma el viento en contra)
Cómo usar Calculadora de fuerza de arrastre
- Elige una forma para fijar el coeficiente de arrastre, o selecciona Cd personalizado.
- Introduce el área frontal, el área del objeto vista de frente.
- Introduce la velocidad relativa al fluido (incluye el viento en contra).
- Selecciona el fluido: aire a tu altitud, agua o una densidad personalizada.
- Lee la fuerza de arrastre y la potencia, y mira en la tabla cuánto aumentan con la velocidad.
Ecuaciones de arrastre
- Fuerza de arrastre: F_d = ½ ρ v² C_d A
- Presión dinámica: q = ½ ρ v², por lo que F_d = q × C_d × A
- Potencia: P = F_d × v = ½ ρ v³ C_d A
- Energía por distancia: E = F_d × distancia (1 N durante 1 km = 1 kJ = 0.278 Wh)
- Escala: doble de velocidad → 4 × el arrastre y 8 × la potencia
La ecuación supone que C_d se mantiene constante. En la mayoría de los objetos cotidianos así ocurre en un amplio rango de velocidades, pero puede cambiar cerca de la crisis de arrastre de esferas y cilindros (números de Reynolds de 2–4 × 10⁵) y a velocidades cercanas a la del sonido.
Coeficientes de arrastre típicos
| Objeto | C_d | Área frontal típica |
|---|---|---|
| Cuerpo aerodinámico en forma de gota | 0.04 | — |
| Sedán moderno | 0.25–0.30 | 2.0–2.3 m² |
| SUV / camioneta pickup | 0.35–0.50 | 2.6–3.2 m² |
| Camión con remolque | 0.6–0.8 | 9–10 m² |
| Esfera (balón) | 0.47 | πr² |
| Cubo, cara al frente | 1.05 | lado² |
| Placa plana frente al flujo | 1.17–1.28 | área de la placa |
| Ciclista, erguido / agachado | 0.9 / 0.7 | 0.5 / 0.35 m² |
| Persona de pie | 1.0–1.3 | 0.6–0.8 m² |
| Paracaídas redondo | ≈1.4 | área del velamen |
Los valores son aproximados y dependen de la forma exacta, la superficie y el número de Reynolds. Los fabricantes de coches publican el Cd y el área frontal medidos de cada modelo.
Consejos
- Usa la velocidad respecto al aire, no respecto al suelo. Un viento en contra de 15 mph a 60 mph en carretera equivale a 75 mph a través del aire, un 56% más de arrastre.
- Lo que importa es CdA. Un coche pequeño con un Cd alto puede tener menos arrastre que uno grande y estilizado; compara el área de arrastre Cd × A.
- Las bacas y las ventanillas abiertas pueden aumentar el arrastre de un coche un 10–25% a velocidad de autopista.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la fuerza de arrastre?
F_d = ½ × ρ × v² × C_d × A, donde ρ es la densidad del fluido (kg/m³), v la velocidad relativa al fluido (m/s), C_d el coeficiente de arrastre y A el área de referencia (normalmente frontal) en m². El resultado está en newtons; divide entre 4.448 para obtener libras-fuerza.
¿Cuánta potencia se necesita para vencer el arrastre?
La potencia es la fuerza por la velocidad: P = F_d × v = ½ ρ v³ C_d A. Como el arrastre aumenta con el cuadrado de la velocidad, la potencia aumenta con el cubo. Pasar de 55 a 75 mph requiere unas 2.5 veces más potencia solo para el arrastre aerodinámico.
¿Qué es el coeficiente de arrastre?
C_d es un número adimensional que describe lo aerodinámica que es una forma para un área de referencia dada. Una placa plana frente al flujo tiene unos 1.17, una esfera unos 0.47, un coche moderno unos 0.25–0.30 y una gota aerodinámica unos 0.04. Se mide en túneles de viento y varía algo con el número de Reynolds.
¿Qué área debo usar?
Usa el área con la que se definió el coeficiente de arrastre, normalmente el área frontal (proyectada) vista desde la dirección del movimiento. Los valores típicos son unos 2.0–2.5 m² para un coche, 0.4–0.5 m² para un ciclista, 0.7 m² para una persona de pie y 0.038 m² para un balón de fútbol.
¿Cómo afecta la altitud al arrastre?
El arrastre es proporcional a la densidad del aire. A 1,500 m (unos 4,900 ft) el aire es aproximadamente un 14% menos denso que a nivel del mar, y a 3,000 m un 26% menos, así que el arrastre y su potencia bajan en esa proporción a la misma velocidad.
¿Cuánto arrastre tiene un coche en autopista?
Un sedán con Cd 0.28 y 2.2 m² de área frontal a 65 mph (29.1 m/s) en aire a nivel del mar tiene unos 0.5 × 1.225 × 29.1² × 0.28 × 2.2 ≈ 320 N (72 lbf) de arrastre, y necesita aproximadamente 9.3 kW (12.4 hp) en las ruedas solo para la resistencia del aire.
¿Incluye la resistencia a la rodadura?
No. Solo calcula el arrastre aerodinámico o hidrodinámico. Los vehículos también tienen resistencia a la rodadura de los neumáticos y pérdidas en la transmisión, y los barcos tienen resistencia por formación de olas, que esta fórmula no incluye.
¿Se prueban todas las herramientas de FreeToolCabin para comprobar su calidad y precisión?
Sí. Cada herramienta del sitio pasa pruebas automáticas en navegadores reales para comprobar que el resultado es correcto y que no hay errores. Si encuentras un fallo o tienes una sugerencia, escríbenos a [email protected] y lo revisaremos.