Abordar el problema en autos con carroceria

La aerodinámica abarca diferentes rangos de velocidades, dependiendo de si la velocidad del elemento objeto de estudio está por debajo o por encima de la velocidad del sonido en el aire.
La aerodinámica ha sido estudiada por mucho tiempo en los vehículos con carrocería como automóviles, motos o aviones para poder aprovechar el flujo de aire en ciertas áreas específicas.
En el caso del automóvil son aplicables los mismos principios aerodinámicos que permiten a un avión volar, con la única diferencia deque el perfil aerodinámico del automóvil produce una fuerza resultante hacia el suelo, fuerza de adherencia, en lugar de una fuerza de sustentación hacia arriba. El desafío para los diseñadores de automóviles es encontrar el equilibrio entre lo estético y lo técnico.

Si sumamos todas las fuerzas de rozamiento que actúan en los diferentes elementos de la superficie del auto obtenemos una resultante total, aplicada en el centro de presiones. Si la descomponemos en las dos direcciones anteriores, obtenemos en la dirección de movimiento del fluido una fuerza de arrastre que se opone al desplazamiento del vehículo. La resultante en la dirección normal suele ser despreciable, pues si el vehículo presenta cierta simetría suelen ir compensándose las de un punto con las del punto opuesto.

Dada la complejidad de los efectos del aire sobre el vehículo y con la finalidad de facilitar su estudio, se hace depender dichas relaciones de una única variable (coeficiente) que permita, de una forma sencilla, conocer los efectos que resulten presentes. Normalmente, el valor de estos coeficientes se determina de forma experimental en un entorno controlado llamado túnel de viento, en donde se puede colocar el automóvil en una corriente de viento a alta velocidad (300km/h) para simular que el auto se encuentra corriendo. Así se puede conocer la velocidad, la densidad del aire, el área de referencia (factor de forma) y el arrastre y la sustentación producida sobre un cuerpo conocido (modelo). También se pueden determinar de forma teórica, haciendo uso de la computación para resolver las ecuaciones de la mecánica de fluidos. Los programas de simulación permiten también optimizar el diseño de los automóviles desde el punto de vista aerodinámico, sin pretender sustituir los túneles de viento, sino complementarlos. Estos coeficientes permitirán predecir los efectos aerodinámicos sobre un cuerpo dado (prototipo) a partir de las mediciones obtenidas sobre el modelo conocido. Para ello, deberán cumplirse determinados parámetros de similitud como: similitud geométrica, cinemática y dinámica y, además, similitud en el número de Reynolds(Re), pues, a bajas velocidades, como en el caso del automóvil, son mucho más importantes los efectos de la viscosidad que los de la compresibilidad. Los coeficientes más importantes en este campo son el coeficiente de arrastre (Cx) y el coeficiente de sustentación (Cz), que se determinan por una simple división entre las fuerzas correspondientes, fuerza de arrastre (Fx) o fuerza de sustentación (Fz), y el producto de la presión dinámica por una superficie de referencia. Valores todos ellos conocidos en ese entorno controlado.

Donde: Cx = Coeficiente de arrastre
Fx = Fuerza de arrastre
ρ= Densidad del aire
V = Velocidad
S = Superficie frontal de referencia

En principio, la superficie de referencia puede ser cualquiera del vehículo; lo habitual es tomar la superficie frontal proyectada del vehículo S= 0,80 a 0,85 · (A · B).
Los coeficientes aerodinámicos son un número adimensional, que nos permite conocer el grado de eficiencia del perfil, pero nada más. Para poder comparar las diferencias entre la eficacia aerodinámica de distintos automóviles, lo más apropiado es comparar el producto Cx · S, que tendrá normalmente unidades de m2. Lo ideal es que dicho producto sea lo más bajo posible. De este modo, no sólo se tendrá en cuenta el perfil del vehículo, sino también su tamaño.

Motos:

La aerodinámica en las motos tiene efectos similares a los producidos en una bicicleta. La única diferencia, es la velocidad a la que se viaja. Esta diferencia de velocidad produce que se intente continuamente lograr formas aerodinámicas en la carrocería de las motos para disminuir la fuerza de arrastre. La parte delantera de la carrocería de una moto sirve para cubrir al motociclista y se llama "carenado". Para que la función del carenado se cumpla, el motociclista debe saber adoptar una adecuada posición corporal para cubrir la parte superior de su cuerpo.
La forma óptima de una moto tiene una relación longitud/ancho de alrededor de 7 y una forma de lágrima, con la parte más ancha mirando al frente y la cola, cada vez más estrecha, apuntando hacia la parte trasera.