Elevación y arrastre de un modelo de cohete

Hablando de fuerzas aerodinámicas en un modelo de cohete, creo que Lift y Drag son los componentes de una fuerza neta que actúa sobre el centro de presión. Sabiendo esto, podría afirmar que la fuerza aerodinámica neta siempre tendrá la dirección opuesta al movimiento de un cohete.

Si esto es cierto, entonces, si el ángulo de ataque del cohete es 0 (se mueve perpendicularmente a la Tierra), ¿la fuerza aerodinámica neta sería igual a la resistencia? Y, ¿la elevación sería 0 en ese caso? Entonces, al final, ¿sería Drag igual a la fuerza neta multiplicada por cosα siendo α el ángulo de ataque? ¿Y Lift sería igual a la fuerza neta multiplicada por sinα?

Gracias y que tenga un buen día.

Usted podría estar interesado en el famoso artículo de Estes "Aerodynamic Drag of Model Rockets" ftp.demec.ufpr.br/foguete/bibliografia/…

Respuestas (1)

La fuerza aerodinámica neta siempre tendrá la dirección opuesta al movimiento de un cohete.

Esto ciertamente no es cierto en general, esto es ignorar el ascensor. Elevación es la capacidad de algunas formas para desviar la fuerza aerodinámica neta de ser directamente opuesta al movimiento. Los aviones dependen en gran medida de esto.
Sin embargo , como opción de modelado, ignorar la sustentación y calcular solo la resistencia es una opción razonable como forma simple de aproximar la aerodinámica de un modelo de cohete.

si el ángulo de ataque del cohete es 0 (se mueve perpendicularmente a la Tierra), ¿sería la fuerza aerodinámica neta igual al arrastre?

El ángulo de ataque no es una medida de la dirección absoluta del movimiento, es el ángulo entre la actitud de un objeto y su velocidad relativa en el aire.
Yendo directamente hacia arriba, algo podría tener cualquier actitud y, por lo tanto, cualquier ángulo de ataque. Pero con algunas suposiciones adicionales, la declaración sería verdadera:

  • El cohete también apunta directamente hacia arriba, además de ir directamente hacia arriba.
  • El cohete es simétrico a lo largo del eje.

Todo esto suele ser aproximadamente el caso de un modelo de cohete, por lo que sí, la fuerza aerodinámica neta suele ser igual a la resistencia y la sustentación sería cercana a cero.

¿Sería Drag igual a la fuerza neta multiplicada por cosα siendo α el ángulo de ataque? ¿Y Lift sería igual a la fuerza neta multiplicada por sinα?

No. La dirección de la fuerza neta no está directamente relacionada con el ángulo de ataque.
Una forma de visualizar esto es que un avión con un ángulo de ataque de 90 grados, yendo con la barriga hacia el viento, no tiene sustentación perfecta.

Gracias por su respuesta. Entonces, ¿la fuerza aerodinámica neta tendrá la dirección opuesta al viento relativo? (En lugar de la dirección del cohete) Y en el caso del avión que mencionas, ¿no sería su ángulo de ataque igual a 0 cuando vuela paralelo a la superficie? (Como el viento relativo sería paralelo al suelo)