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Viento

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Modela las fuerzas aerodinámicas del viento sobre la planta: la fuerza de arrastre (drag) sobre la copa, el momento de volcamiento sobre el árbol, el perfil logarítmico de velocidades dentro del dosel, y la reconfiguracion aerodinámica de la copa flexible. El viento es agente de daño mecánico, favorecedor del intercambio de gases (reduce r_a), vector de dispersión de polen y semillas, y señal de desarrollo (thigmomorphogenesis).

ID:('ky', 7)


Arrastre

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$F_{drag}=\frac{1}{2}\rho_{air}C_dA_{frontal}u^2$

$C_d$
Coeficiente de arrastre copa
$1$
$\r ho_{air}$
Densidad del aire
$kg/m³$
$u$
Velocidad del viento
$m/s$
$F_{drag}$
Fuerza de arrastre
$N$
$A_{frontal}$
Área frontal efectiva
$m²$



ID:('gm', 50)


Perfil logarítmico

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$u(z)=\frac{u_*}{\kappa}\ln\left(\frac{z}{z_0}\right)$

$kappa$
Constante de von Kármán
$1$
$u(z)$
Velocidad a altura z
$m/s$
$u_*$
Velocidad de fricción
$m/s$
$z$
Altura sobre el suelo
$m$
$z_0$
Longitud de rugosidad
$m$



ID:('gm', 51)


Reconfiguración copa

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$A_{frontal}=A_0u^{-2\beta/3}$

$\beta$
Factor de flexibilidad
$1$
$u$
Velocidad del viento
$m/s$
$A_0$
Área frontal base
$m²$
$A_{frontal}$
Área frontal efectiva
$m²$



ID:('gm', 52)


Momento volcamiento

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$M_{volc}=F_{drag}h_{cm}$

$F_{drag}$
Fuerza de arrastre
$N$
$M_{volc}$
Momento de volcamiento
$N·m$
$h_{cm}$
Altura del centro de presión
$m$



ID:('gm', 53)


Momento resistente

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$M_{res}=P_{placa}d_{root}$

$P_{placa}$
Fuerza de anclaje radicular
$N$
$M_{res}$
Momento resistente radicular
$N·m$
$d_{root}$
Brazo resistente raíz-suelo
$m$



ID:('gm', 54)


Riesgo volcamiento

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$R_{up}=\frac{M_{volc}}{M_{res}}$

$R_{up}$
Índice de riesgo de volcamiento
$1$
$M_{volc}$
Momento de volcamiento
$N·m$
$M_{res}$
Momento resistente radicular
$N·m$



ID:('gm', 55)


Velocidad terminal semilla

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$v_{term}=\sqrt{\frac{2m_{seed}g}{C_{d,seed}\rho_{air}A_{seed}}}$

$C_{d,seed}$
Coeficiente drag semilla
$1$
$m_{seed}$
Masa de semilla
$kg$
$\r ho_{air}$
Densidad del aire
$kg/m³$
$v_{term}$
Velocidad terminal semilla
$m/s$
$g$
Aceleración gravitacional
$m/s²$
$A_{seed}$
Área proyectada semilla
$m²$



ID:('gm', 56)


Distancia dispersión

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$L_{disp}=\frac{u\sqrt{2h_{seed}/g}}{1+v_{term}/(u+0.01)}$

$u$
Velocidad del viento
$m/s$
$v_{term}$
Velocidad terminal semilla
$m/s$
$h_{seed}$
Altura de liberación semilla
$m$
$L_{disp}$
Distancia de dispersión
$m$
$g$
Aceleración gravitacional
$m/s²$



ID:('gm', 57)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile