Ποιος είναι ο τύπος της αντίστασης στον αέρα;

Δεν υπάρχει ένας ενιαίος, καθολικά εφαρμόσιμος τύπος για την αντίσταση στον αέρα. Αντ 'αυτού, ο τύπος ποικίλλει ανάλογα με την ταχύτητα του αντικειμένου και του σχήμα του αντικειμένου.

Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Χαμηλή ταχύτητα (Laminar Flow):

* Φόρμουλα: F_d =1/2 * ρ * V^2 * c_d * a

* Πού:

* F_D =Δύναμη μεταφοράς

* ρ =πυκνότητα αέρα (περίπου 1.225 kg/m³)

* V =ταχύτητα του αντικειμένου

* C_D =συντελεστής μεταφοράς (εξαρτάται από το σχήμα του αντικειμένου)

* A =περιοχή εγκάρσιας τομής του αντικειμένου

2. Υψηλή ταχύτητα (τυρβώδης ροή):

* Σε υψηλότερες ταχύτητες, η ροή του αέρα γύρω από ένα αντικείμενο γίνεται τυρβώδης, καθιστώντας τους υπολογισμούς πιο πολύπλοκες. Ο παραπάνω τύπος μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί, αλλά ο συντελεστής οπισθέλκουσας (C_D) γίνεται πιο δύσκολο να προσδιοριστεί και μπορεί να ποικίλει σημαντικά με ταχύτητα.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίσταση στον αέρα:

* Σχήμα: Αντικείμενα με εξορθολογισμένη εμπειρία σχήματος με λιγότερη οπισθέλκουσα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αυτοκίνητα και τα αεροπλάνα έχουν σχεδιαστεί με στρογγυλεμένες μύτες και κομψά σώματα.

* επιφάνεια: Μεγαλύτερα αντικείμενα με μεγαλύτερες περιοχές διατομής αντιμετωπίζουν μεγαλύτερη οπισθέλκουσα.

* ταχύτητα: Η αντίσταση στον αέρα αυξάνεται αναλογικά με το τετράγωνο της ταχύτητας. Έτσι, ο διπλασιασμός της ταχύτητας αυξάνει τη δύναμη οπισθέλκουσας κατά τέσσερα.

* Πυκνότητα υγρού: Η αντίσταση του αέρα είναι μεγαλύτερη σε πυκνότερα υγρά. Τα υψηλότερα υψόμετρα έχουν χαμηλότερη πυκνότητα αέρα, με αποτέλεσμα μικρότερη αντίσταση στον αέρα.

Σημαντικές σημειώσεις:

* Ο συντελεστής οπισθέλκουσας (C_D) είναι μια εμπειρική τιμή, που σημαίνει ότι πρέπει να καθοριστεί πειραματικά για κάθε σχήμα.

* Οι παραπάνω τύποι παρέχουν μια απλοποιημένη αναπαράσταση της αντίστασης στον αέρα. Οι υπολογισμοί πραγματικού κόσμου ενδέχεται να απαιτούν πιο προηγμένα μοντέλα, ειδικά για σύνθετα σχήματα και υψηλές ταχύτητες.

Παράδειγμα:

Φανταστείτε ένα αυτοκίνητο που ταξιδεύει στα 60 mph (26,8 m/s). Ο συντελεστής οπισθέλκουσας για ένα τυπικό αυτοκίνητο είναι περίπου 0,3. Ας υποθέσουμε ότι το αυτοκίνητο έχει μια διατομεακή περιοχή 2,5 m². Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο:

F_D =1/2 * 1,225 kg/m³ * (26,8 m/s) ² * 0,3 * 2,5 m² ≈ 344 N

Αυτό σημαίνει ότι το αυτοκίνητο βιώνει μια δύναμη αντίστασης αέρα περίπου 344 Newton με αυτή την ταχύτητα.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε λεπτομερέστερα τον συντελεστή οπισθέλκουσας (C_D) ή να έχετε άλλες ερωτήσεις σχετικά με την αντίσταση στον αέρα.