Arrastre de rueda de bicicleta en estela

Hace poco conducía detrás de un automóvil que tenía una bicicleta montada en un portabicicletas sobre el parachoques trasero.

Las ruedas de la bicicleta no estaban atadas, por lo que giraban en la estela del automóvil. Me pregunto, el hecho de que las ruedas estén girando; ¿Esto teóricamente aumenta o disminuye la resistencia del automóvil?

No puedo dejar de notar que si una de las ruedas realmente tocara la carretera , ayudaría si girara. No veo cómo esto es muy diferente del caso en el que no toca la carretera. Pero no estoy seguro.

Respuestas (4)

La rueda de la bicicleta tiene un par distinto de cero que la ralentiza debido a la fricción. Por lo tanto, si la rueda de la bicicleta gira, está extrayendo energía de alguna parte: combustible adicional. De hecho, la rueda de la bicicleta genera mucha más resistencia que la insignificante cantidad necesaria para hacer girar la rueda.

Probablemente sea demasiado complicado para estar seguro, con cambios sutiles en el flujo de aire que afectan fácilmente la resistencia total.

Sin embargo, dado que las cosas (generalmente) tienden a su energía más baja y las ruedas tienden a girar cuando el automóvil se mueve, supongo que ese es el estado de energía más bajo y, por lo tanto, la resistencia total más baja , en comparación con apretar los frenos de la bicicleta. rueda y evitar que gire.

Pero esa declaración, el estado de energía más bajo y, por lo tanto, el arrastre total más bajo , es BS. ¡Las cosas no tienen tendencia hacia un estado de mínima disipación de energía!

Entonces:

Arrastrar el coche * velocidad = potencia del coche.
potencia del automóvil = potencia de la rueca + todo lo demás
Mayor arrastre en el automóvil = potencia que genera la rueca / velocidad

Si la rueda no gira, no funciona. Si la rueda gira libremente, hace -muy poco trabajo-, porque tiene muy poca fricción. Entonces, la rueda giratoria agrega muy poco más arrastre que la fija.

¿Por qué el voto negativo? Lo admito, todas mis postulaciones son un poco confusas. Pero decir que hay una respuesta simple de sí o no a esto, aparte de medir realmente la resistencia, es engañoso.

Lo aumentará. Si primero considera el caso de un automóvil estacionario, donde las ruedas de la bicicleta giran; a medida que los radios de las ruedas se mueven, causarán un campo de flujo rotacional muy pequeño (campo de flujo azimutal, en coordenadas cilíndricas que toman la dirección en la que apunta el automóvil como la dirección z).

Ahora considere el caso que está considerando con el automóvil en movimiento. Este pequeño flujo de rotación que es perpendicular al flujo a granel sobre el automóvil (que actúa en nuestra dirección z) hará que se redirija una pequeña cantidad de flujo (el vector de flujo [masa] del flujo obtiene un componente adicional debido a la rotación de la rueda). Esta redirección menor actuará como un obstáculo adicional en lo que respecta al flujo masivo. Entonces la rotación actuará para aumentar el coeficiente de arrastre de la rueda.

Espero que esto ayude.

Según este argumento, una hélice giratoria también aumentaría la resistencia, lo cual no es el caso, al menos en un avión.
Por supuesto, las palas de una hélice se pueden usar para crear una gran cantidad de resistencia dependiendo de la orientación de las palas. Las palas de la hélice se construyen utilizando secciones aerodinámicas para producir una fuerza aerodinámica, de manera similar a un ala. En consecuencia, las palas están sujetas a la misma aerodinámica: resistencia inducida, resistencia parásita, vórtices en las puntas de las alas, proporciones de sustentación/resistencia con aoa variable, distribución de presión que cambia con aoa, etc. Si cambia el ángulo de la pala a cero, no habrá componente de sustentación en el fuerza producida por las palas, pero habrá arrastre. Esto es lo que está ocurriendo con la rueda...
¡Pero la rueda gira en la estela del auto! Eso podría deberse a una posición asimétrica de la rueda (como una rueda de molino sumergiéndose en un arroyo) o podría deberse a un extraño patrón en el sentido de las agujas del reloj en los radios. Sea cual sea la causa, la rueda -no gira- cuando el coche está parado. Hay un defecto en su modelo. El segundo defecto es la afirmación de que redirigir una parte del flujo de aire debe aumentar la resistencia. Por ejemplo, si observo el espejo exterior, eso también redirigiría una parte del flujo de aire, pero reduciría la resistencia.
¿Qué? Por supuesto, no gira cuando el automóvil no se mueve. ¿Cuál es su punto? Independientemente de su punto; el ejemplo de la hélice fue solo una ilustración, por supuesto, el efecto del mecanismo que describo anteriormente será extremadamente pequeño, sin embargo, se aplica la misma física. En términos del punto de flujo de masa, reconozco que esto no AÑADE arrastre, pero SÍ actúa como arrastre en este caso, lo que provoca una pequeña redirección del flujo. Su afirmación de que los espejos retrovisores reducen la resistencia es un plan erróneo; por supuesto, los espejos retrovisores aumentan el coeficiente de resistencia general del automóvil.
El ejemplo de los espejos retrovisores fue un argumento de 'reducción al absurdo', que señala que simplemente redirigir una parte del flujo de aire puede reducir la resistencia tan fácilmente como aumentarla. Es decir, cambio la forma del automóvil y (en el caso de tirar de los espejos) disminuye la resistencia.
@Bobbi, las hélices giratorias causan arrastre, es por eso que los pilotos de aviones multimotor " empluman " las hélices de los motores que no funcionan.
@RedGrittyBrick exactamente. Esto es lo que estoy tratando de usar como analogía con los radios de la bicicleta...
@RedGrittyBrick, exactamente. A veces, la hélice giratoria empuja el avión hacia adelante (lo contrario de la resistencia), a veces, la hélice giratoria provoca la resistencia. No es solo la rotación de la hélice lo que causa la resistencia.
@Bobbi, la rotación de la hélice (sin motor) provoca un arrastre adicional. Consulte los fundamentos de la hélice "Cuando un motor se apaga en vuelo, una hélice sin bandera presenta una superficie grande y plana de frente a la corriente de aire. Esto puede resultar en una gran resistencia aerodinámica en el avión. Dado que la hélice puede girar libremente, actúa como un molino de viento, con la fuerza del aire girando la hélice. La fuerza extraída del aire provoca arrastre en el avión " Véase también Autorrotación
Por supuesto, las palas de una hélice se pueden usar para crear una gran cantidad de resistencia dependiendo de la orientación de las palas. Las palas de la hélice se construyen utilizando secciones aerodinámicas para producir una fuerza aerodinámica, de manera similar a un ala. En consecuencia, las palas están sujetas a la misma aerodinámica: resistencia inducida, resistencia parásita, vórtices en las puntas de las alas, proporciones de sustentación/resistencia con aoa variable, distribución de presión que cambia con aoa, etc. Si cambia el ángulo de la pala a cero, no habrá componente de sustentación en el fuerza producida por las palas, pero habrá arrastre. Esto es lo que está ocurriendo con la rueda...
Repito el comentario anterior. Lo que @RedGrittyBrick ha dicho anteriormente es correcto. También confirma mi respuesta inicial. El efecto será pequeño, pero la rotación de la rueda provocará un arrastre adicional.
@RedGrittyBrick, ¡no leyó el artículo completo! No es la rotación de la hélice lo que provoca una gran resistencia, es la potencia extraída de la hélice giratoria por el motor calado. Eso tiene sentido (pero vea la escapatoria a continuación); más potencia fuera del sistema (como escribí en mi respuesta) es igual a una mayor resistencia. Pero la laguna en el argumento de la termodinámica (entrada de potencia = salida de potencia) es que la potencia extraída por la rueca, o incluso la potencia consumida por la turbulencia añadida corriente abajo, no son los únicos sumideros de potencia en el sistema. Puedo ver que esto es un poco demasiado sutil...

El giro de la rueda es consecuencia de la asimetría en la corriente de aire que recibe. Esta rotación obviamente reduce la resistencia que experimenta el automóvil. Para explicarlo consideremos, en cambio, la rueda de bicicleta, una rueda con aspas como un molino de viento. Es obvio que el automóvil viaja más rápido cuando esta rueda puede girar libremente.

Arrastre de rueda de bicicleta en estela
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