Hoe de krachten van luchtweerstand te vinden. Hoe de kracht van weerstand te vinden?

Het is een onderdeel van de totale aerodynamische kracht.

De sleepkracht wordt meestal weergegeven als de som van twee componenten: weerstand bij nullift en inductieve weerstand. Elk onderdeel wordt gekenmerkt door zijn eigen dimensieloze weerstandscoëfficiënt en een zekere afhankelijkheid van de bewegingssnelheid.

Frontale weerstand kan bijdragen aan zowel ijsvorming van vliegtuigen (bij lage luchttemperaturen) als verwarming van de frontale oppervlakken van vliegtuigen veroorzaken bij supersonische snelheden door impactionisatie.

Weerstand bij nul lift

Deze weerstandscomponent is niet afhankelijk van de grootte van de gecreëerde lift en bestaat uit de weerstand van het vleugelprofiel, de weerstand van de structurele elementen van het vliegtuig die niet bijdragen aan de lift en golfweerstand. Dit laatste is belangrijk bij bewegingen met bijna- en supersonische snelheden, en wordt veroorzaakt door de vorming van een schokgolf die een aanzienlijk deel van de bewegingsenergie wegvoert. Golfweerstand treedt op wanneer het vliegtuig een snelheid bereikt die overeenkomt met het kritische Mach-getal, wanneer een deel van de stroming rond de vliegtuigvleugel supersonische snelheid verkrijgt. Het kritische getal M is hoe groter, hoe groter de zwaaihoek van de vleugel, hoe scherper de voorrand van de vleugel en hoe dunner deze is.

De weerstandskracht is gericht tegen de bewegingssnelheid, de waarde ervan is evenredig met het karakteristieke gebied S, de dichtheid van het medium ρ en het kwadraat van de snelheid V:

C x 0 is een dimensieloze aerodynamische luchtweerstandscoëfficiënt, verkregen uit overeenstemmingscriteria, bijvoorbeeld de Reynolds- en Froude-getallen in aerodynamica.

De definitie van het karakteristieke gebied hangt af van de vorm van het lichaam:

  • in het eenvoudigste geval (bal) - dwarsdoorsnede;
  • voor vleugels en empennage - vleugel / empennage gebied in plattegrond;
  • voor propellers en helikopterrotors - ofwel het gebied van de bladen of het geveegde gebied van de propeller;
  • voor langwerpige, op revolutie gerichte lichamen langs stroming (romp, luchtschipschil) - verkleind volumetrisch gebied gelijk aan V 2/3, waarbij V het volume van het lichaam is.

Het vermogen dat nodig is om deze component van de weerstandskracht te overwinnen, is evenredig met: Cuba snelheid.

Inductieve weerstand:

Inductieve weerstand:(eng. door lift veroorzaakte weerstand:) is een gevolg van de vorming van lift op de vleugel van een eindige overspanning. Asymmetrische stroming rond de vleugel leidt ertoe dat de luchtstroom onder een hoek met de stroming op de vleugel uit de vleugel ontsnapt (de zogenaamde stroomhelling). Tijdens de beweging van de vleugel is er dus een constante versnelling van de massa van de binnenkomende lucht in de richting loodrecht op de vliegrichting en naar beneden gericht. Deze versnelling gaat ten eerste gepaard met de vorming van een hefkracht en ten tweede leidt het tot de noodzaak om kinetische energie aan de versnellende stroming te geven. De hoeveelheid kinetische energie die nodig is om een ​​snelheid loodrecht op de vliegrichting aan de stroming te geven, zal de grootte van de inductieve weerstand bepalen.

De grootte van de inductieve weerstand wordt niet alleen beïnvloed door de grootte van de lift, maar ook door de verdeling ervan over de spanwijdte. De minimale waarde van inductieve weerstand wordt bereikt met een elliptische verdeling van de hefkracht over de overspanning. Bij het ontwerpen van een vleugel wordt dit bereikt door de volgende methoden:

  • de keuze van een rationele vleugelvorm in bovenaanzicht;
  • het gebruik van geometrische en aerodynamische twist;
  • installatie van hulpoppervlakken - verticale vleugeltips.

Inductieve weerstand is proportioneel vierkant hefkracht Y, en omgekeerd vleugeloppervlak S, de rek λ, dichtheid van het medium ρ en vierkant snelheid V:

Inductieve reactantie levert dus een belangrijke bijdrage bij het vliegen met lage snelheden (en als gevolg daarvan bij hoge aanvalshoeken). Het neemt ook toe naarmate het gewicht van het vliegtuig toeneemt.

Totale weerstand

Het is de som van alle soorten weerstandskrachten:

x = x 0 + x l

Omdat de weerstand bij nullift x 0 is evenredig met het kwadraat van de snelheid, en de inductieve x l- omgekeerd evenredig met het kwadraat van de snelheid, dan leveren ze verschillende bijdragen bij verschillende snelheden. Met toenemende snelheid, x 0 groeit en x l- valt, en de grafiek van de afhankelijkheid van de totale weerstand x van snelheid ("vereiste stuwkrachtcurve") heeft een minimum op het snijpunt van de bochten x 0 en x l, waarin beide weerstandskrachten even groot zijn. Bij deze snelheid heeft het vliegtuig de minste weerstand voor een bepaalde lift (gelijk aan gewicht), en dus de hoogste aerodynamische kwaliteit.


Wikimedia Stichting. 2010.

Als resultaat van talrijke experimenten, onderzoek en theoretische generalisaties is er een formule opgesteld voor het berekenen van de kracht van luchtweerstand

waarbij S het dwarsdoorsnede-oppervlak van de kogel is,

c is de luchtmassa onder de gegeven atmosferische omstandigheden;

Kogel snelheid;

- een experimentele coëfficiënt die afhangt van de formule met opsommingstekens en het aantal dat is ontleend aan vooraf samengestelde tabellen.

De grootte van de weerstandskracht is afhankelijk van de volgende factoren:

Bullet dwarsdoorsnede gebieden. Dientengevolge is de kracht van luchtweerstand recht evenredig met het dwarsdoorsnede-oppervlak van de kogel;

- luchtdichtheid. De formule laat zien dat de kracht van luchtweerstand recht evenredig is met de dichtheid van de lucht. De opnametabellen zijn gebaseerd op normale atmosferische omstandigheden. In geval van afwijking van de werkelijke temperatuur en druk van de normale waarden, is het noodzakelijk om correcties aan te brengen bij het gebruik van de opnametabellen;

- kogel snelheid. De afhankelijkheid van de kracht van luchtweerstand van de snelheid van de kogel wordt uitgedrukt door een complexe wet. De formule bevat de termen V 2 en het vaststellen van de afhankelijkheid van de luchtweerstandskracht van de snelheid. Om deze relatie te bestuderen, kunt u een grafiek bekijken die laat zien hoe de kogelsnelheid de luchtweerstand beïnvloedt (Fig. 8).

planning 1 - De afhankelijkheid van de weerstandskracht van de snelheid van de kogel

Voor artilleriegranaten worden vergelijkbare grafieken verkregen. Uit de grafiek volgt dat de kracht van de luchtweerstand toeneemt met een toename van de snelheid van de kogel. De toename van de weerstandskracht tot een snelheid van 240 m/s gaat relatief langzaam. Bij een snelheid die dicht bij de geluidssnelheid ligt, neemt de kracht van de luchtweerstand sterk toe. Dit komt door de vorming van een ballistische golf en een toename in dit verband van het verschil in luchtdruk op de kop en de lobben van de kogel;

- kogel vormen. De vorm van de kogel heeft een aanzienlijke invloed op de functie die in de formule is opgenomen. De kwestie van de meest voordelige kogelvorm is uiterst complex en kan niet alleen worden opgelost op basis van externe ballistiek. Een zeer belangrijke factor bij het kiezen van de vorm van een kogel is: het doel van de kogel, de manier waarop deze langs de groeven wordt geleid, het kaliber en het gewicht van de kogel, het apparaat van het wapen waarvoor het bedoeld is, etc.

Om het effect van overmatige luchtdruk te verminderen, is het noodzakelijk om de kop van de kogel te slijpen en te verlengen. Dit veroorzaakt een zekere draaiing van de voorkant van de kopgolf, waardoor de overmatige luchtdruk op de kop van de kogel wordt verminderd. Dit fenomeen kan worden verklaard door het feit dat naarmate het kopgedeelte scherper wordt, de snelheid waarmee luchtdeeltjes van het oppervlak van de kogel worden afgestoten, afneemt.

De ervaring leert dat de vorm van de kogelkop een ondergeschikte rol speelt bij de luchtweerstand. De belangrijkste factor is de hoogte van het hoofd en de manier waarop het past bij het hoofd. Gewoonlijk wordt voor het genererende kopgedeelte van de kogel een cirkelboog genomen, waarvan het midden zich ofwel aan de basis van het kopgedeelte bevindt, of iets eronder (figuur 9). Het staartgedeelte wordt meestal gemaakt in de vorm van een afgeknotte kegel met een hellingshoek van de beschrijvende (figuur 10).

Figuur 8 - De vorm van het ogivale deel van de kogel

Afbeelding 9 - De vorm van de onderkant van de kogel

Luchtstroom met een taps toelopende staartsectie is veel beter. Het lagedrukgebied is bijna afwezig en vortexvorming is veel minder intens. Vanuit het oogpunt van externe ballistiek is het voordelig om het voorste deel van de kogel eventueel korter te maken. Maar met een kort leidend stuk is het juiste effect van de kogel op de loop van de loop moeilijk: demontage van de kogelhuls is mogelijk. Opgemerkt moet worden dat de meest voordelige vorm van een kogel alleen kan worden gezegd voor een bepaalde snelheid, aangezien elke snelheid zijn eigen meest voordelige vorm heeft.

In afb. 9 toont de meest voordelige projectielvormen voor verschillende snelheden. De horizontale as toont de snelheid van de projectielen, de verticale as toont de hoogte van de projectielen in kalibers.


Figuur 9 - Afhankelijkheid van de relatieve lengte van het projectiel van de snelheid

Zoals je kunt zien, nemen met een toename van de snelheid de lengte van de kernkop en de totale lengte van het projectiel toe, terwijl het staartgedeelte afneemt. Deze afhankelijkheid wordt verklaard door het feit dat bij hoge snelheden het grootste deel van de luchtweerstandskracht op het hoofddeel valt. Daarom wordt de belangrijkste aandacht besteed aan het verminderen van de weerstand van het kopgedeelte, wat wordt bereikt door het slijpen en verlengen ervan. In dit geval wordt de staart van het projectiel kort gemaakt zodat het projectiel niet te lang is.

Bij lage snelheden van het projectiel is de luchtdruk op de gevechtslading klein en het vacuüm achter dit deel, hoewel minder dan bij hoge snelheden, maakt een aanzienlijk deel uit van de totale luchtweerstandskracht. Daarom is het noodzakelijk om een ​​relatief lange kegelvormige staart van het projectiel te maken om het effect van de afgevoerde ruimte te verminderen. Het kopgedeelte kan korter zijn, omdat de lengte in dit geval minder belangrijk is. De verscherping van het staartgedeelte is vooral geweldig voor projectielen waarvan de snelheid lager is dan de geluidssnelheid. Het voordeligst is in dit geval de druppelvorm. Dit formulier wordt gegeven aan mijnen en luchtbommen.

Experimenten per definitie

Vanaf 1860 werden in verschillende landen experimenten uitgevoerd met schelpen van verschillende kalibers en vormen om te bepalen.

Schema 2 - Curven voor verschillende vormen van projectielen: 1, 2, 3 - vergelijkbaar in vorm; 4 - lichte kogel

Door naar de rondingen te kijken voor gelijkvormige projectielen, kun je ervoor zorgen dat ze ook een vergelijkbare vorm hebben. Dit maakt het mogelijk om voor een projectiel bij benadering uit te drukken via een ander projectiel, als standaard genomen, met behulp van een constante vermenigvuldiger i:

Deze factor, of de verhouding van een bepaald projectiel tot een ander projectiel, als standaard genomen, wordt de projectielvormfactor genoemd. Om de vormcoëfficiënt van een projectiel te bepalen, is het noodzakelijk om experimenteel de kracht van luchtweerstand ervoor te vinden voor elke snelheid. Dan, met behulp van de formule, kun je vinden

Door de resulterende uitdrukking te delen door krijgen we de vormfactor

Verschillende wetenschappers hebben verschillende wiskundige uitdrukkingen gegeven voor het berekenen. Siachi (grafiek 3) drukte bijvoorbeeld de wet van weerstand uit met de volgende formule


waar F (V) - weerstand functie.


Grafiek 3 - Wet van weerstand

N.V. weerstandsfunctie Maievsky en N.A. Zabudskiy is minder dan de weerstandsfunctie van Siacchi. Omrekenfactor van de wet van verzet van Siacci naar de wet van verzet van N.V. Maievsky en N.A. Zabudsky is gemiddeld 0,896.

Op de Militaire Techniek Artillerie Academie. FE Dzerzhinsky leidde de wet van luchtweerstand af voor langeafstandsprojectielen. Deze wet werd verkregen op basis van de verwerking van de resultaten van speciaal schieten met langeafstandsprojectielen en kogels. De weerstandsfuncties in deze wet zijn zo gekozen dat bij ballistische berekeningen voor langeafstandsprojectielen, maar ook voor kogels en gevederde projectielen (mijnen), de vormfactor zo dicht mogelijk bij één ligt. De functie voor snelheden lager dan 256 m / s of hoger dan 1410 m / s kan worden uitgedrukt door een monomiaal. Laten we de coëfficiënt bepalen

voor V< 256 м/ сек

Voor V> 1410 m / s

Bij het specificeren van de vormfactor moet u altijd aangeven in relatie tot welke weerstandswet deze wordt gegeven. In de formule voor het bepalen van de kracht van luchtweerstand, vervangen we door, we verkrijgen

De gemiddelde waarde van de vormfactor voor de weerstandswet van Siacchi wordt gegeven in de tabel. 3.

tafel 3 - i-waarden voor verschillende granaten en kogels

Alle componenten van luchtweerstand zijn moeilijk analytisch te bepalen. Daarom is in de praktijk een empirische formule toegepast die de volgende vorm heeft voor het snelhedenbereik dat kenmerkend is voor een echte auto:

waar met NS - dimensieloos luchtstroom verhouding: afhankelijk van de vorm van het lichaam; ρ in - luchtdichtheid ρ in = 1.202 ... 1.225 kg / m 3; EEN- het gebied van het middengedeelte (gebied van de transversale projectie) van de auto, m 2; V- voertuigsnelheid, m / s.

De literatuur bevat: luchtweerstandscoëfficiënt k v :

F v = k v EENV 2 , waar k v = met NS ρ v /2 , - luchtweerstandscoëfficiënt, Ns 2 / m 4.

en stroomlijningsfactorQ v : Q v = k v · A.

Als in plaats van met NS vervanging met z, dan krijgen we de aerodynamische lift.

Middengedeelte voor een auto:

A = 0,9 B max · H,

waar V max is het grootste spoor van het voertuig, m; H- voertuighoogte, m.

Er wordt kracht uitgeoefend in het metacentrum en er worden momenten gecreëerd.

Luchtstroomweerstandssnelheid rekening houdend met wind:

, waarbij β de hoek is tussen de richtingen van het voertuig en de wind.

MET NS sommige auto's

VAZ 2101 ... 07

pel astra Sedan

VAZ 2108 ... 15

Landrover gratis lander

VAZ 2102 ... 04

VAZ 2121 ... 214

vrachtauto

vrachtwagen met aanhanger

      1. Lift weerstand kracht:

F NS = G een zonde α.

In de wegpraktijk wordt de waarde van de helling gewoonlijk geschat door de hoeveelheid lift van het wegdek gerelateerd aan de waarde van de horizontale projectie van de weg, d.w.z. tangens van een hoek, en duiden l, waarbij de resulterende waarde wordt uitgedrukt als een percentage. Met een relatief kleine waarde van de helling is het toegestaan ​​in de berekeningsformules om not . te gebruiken zondeα., en de hoeveelheid l in relatieve waarden. Voor grote waarden van de helling, de vervanging zondeα door de grootte van de raaklijn ( l/100) onaanvaardbaar.

      1. Versnellingsweerstand:

Wanneer de auto accelereert, versnelt de progressief bewegende massa van de auto en de roterende massa's versnellen, waardoor de weerstand tegen acceleratie toeneemt. Met deze toename kan in de berekeningen rekening worden gehouden als we aannemen dat de massa's van de auto translatie bewegen, maar met een bepaalde equivalente massa m eh, een beetje meer m a (in de klassieke mechanica wordt dit uitgedrukt door de Koenig-vergelijking)

We gebruiken de N.E. Zhukovsky, die de kinetische energie van de translationeel bewegende equivalente massa gelijkstelt aan de som van energieën:

,

waar J NS- traagheidsmoment van het vliegwiel van de motor en aanverwante onderdelen, N · s 2 · m (kg · m 2); ω NS- de hoeksnelheid van de motor, rad / s; J Tot- traagheidsmoment van één wiel.

Aangezien ω k = V een / R k , ω NS = V een · l kp · l O / R k , R k = R k 0 ,

we krijgen
.

TraagheidsmomentJvoertuig transmissie eenheden, kg m 2

Auto

Vliegwiel met krukas J NS

Aangedreven wielen

(2 wielen met remtrommels), J k1

Aandrijfwielen

(2 wielen met remtrommels en halve assen) J k2

Laten we een vervanging maken: m NS = m een · δ,

Als de auto niet volledig beladen is:
.

Als de auto uitrolt: δ = 1 + δ 2

Weerstandskracht tegen voertuigversnelling (traagheid): F en = m NS · een een = δ · m een · een een .

Als eerste benadering kunnen we nemen: δ = 1,04+0,04 l kp 2

We zijn zo gewend om omringd te zijn door lucht dat we er vaak geen aandacht aan besteden. We hebben het hier in de eerste plaats over toegepaste technische problemen, bij de oplossing waarvan in eerste instantie wordt vergeten dat er een kracht van luchtweerstand is.

Ze herinnert aan zichzelf in bijna elke actie. Zelfs als we met de auto gaan, zelfs als we met het vliegtuig vliegen, al gooien we maar een steen. Dus laten we proberen te begrijpen wat de kracht van luchtweerstand is met behulp van het voorbeeld van eenvoudige gevallen.

Heb je je ooit afgevraagd waarom auto's zo'n gestroomlijnde vorm en plat oppervlak hebben? Maar eigenlijk is alles heel duidelijk. De kracht van luchtweerstand bestaat uit twee grootheden: de wrijvingsweerstand van het lichaamsoppervlak en de weerstand van de lichaamsvorm. Om onregelmatigheden en ruwheden op externe onderdelen bij de fabricage van auto's en andere voertuigen te verminderen en te trachten te verminderen.

Om dit te doen, worden ze gegrond, geverfd, gepolijst en gelakt. Een dergelijke bewerking van onderdelen leidt ertoe dat de op de auto inwerkende luchtweerstand wordt verminderd, de snelheid van de auto toeneemt en het brandstofverbruik tijdens het rijden wordt verminderd. De aanwezigheid van een weerstandskracht wordt verklaard door het feit dat wanneer de auto beweegt, de lucht wordt gecomprimeerd en een gebied van lokale hoge druk ervoor wordt gecreëerd, respectievelijk erachter een verdunningsgebied.

Opgemerkt moet worden dat bij hogere voertuigsnelheden de belangrijkste bijdrage aan de weerstand wordt geleverd door de vorm van de auto. De weerstandskracht, waarvan de berekeningsformule hieronder wordt gegeven, bepaalt de factoren waarvan deze afhangt.

Weerstandskracht = Cx * S * V2 * r / 2

waarbij S het gebied is van de frontale projectie van de machine;

Cx - coëfficiënt rekening houdend met;

Omdat het gemakkelijk te zien is aan de gegeven weerstand, is het niet afhankelijk van de massa van de auto. De belangrijkste bijdrage wordt geleverd door twee componenten: het kwadraat van de snelheid en de vorm van de auto. Die. wanneer de bewegingssnelheid wordt verdubbeld, zal de weerstand verviervoudigen. Welnu, de dwarsdoorsnede van de auto heeft een aanzienlijke impact. Hoe gestroomlijnder de auto, hoe minder luchtweerstand.

En er is nog een parameter in de formule waarvoor u er gewoon goed op moet letten: luchtdichtheid. Maar de invloed ervan is al meer merkbaar in vliegtuigvluchten. Zoals u weet, neemt de luchtdichtheid af met toenemende hoogte. Dit betekent dat de kracht van zijn weerstand dienovereenkomstig zal afnemen. Voor een vliegtuig zullen dezelfde factoren - snelheid en vorm - echter de hoeveelheid weerstand blijven beïnvloeden.

Niet minder merkwaardig is de geschiedenis van het bestuderen van het effect van lucht op de nauwkeurigheid van het fotograferen. Dergelijke werken worden al heel lang uitgevoerd, de eerste beschrijvingen dateren uit 1742. Er werden experimenten uitgevoerd in verschillende landen, met verschillende vormen van kogels en granaten. Als resultaat van het onderzoek werden de optimale vorm van de kogel en de verhouding van zijn kop- en staartgedeelten bepaald, en werden ballistische tabellen van kogelgedrag tijdens de vlucht ontwikkeld.

In de toekomst werden studies uitgevoerd naar de afhankelijkheid van de vlucht van de kogel van zijn snelheid, de vorm van de kogel werd verder uitgewerkt en ook verbeterd.Er werd een speciaal wiskundig hulpmiddel ontwikkeld en gecreëerd - de ballistische coëfficiënt. Het toont de verhouding van de krachten van de luchtweerstand en die op de kogel inwerken.

Het artikel bespreekt wat de kracht van luchtweerstand is, er wordt een formule gegeven waarmee u de grootte en mate van invloed van verschillende factoren op de grootte van de weerstand kunt bepalen, het effect ervan op verschillende technologische gebieden wordt overwogen.

De luchtweerstandscoëfficiënt maakt het mogelijk om rekening te houden met energieverliezen tijdens lichaamsbeweging. Meestal worden twee soorten beweging beschouwd: beweging langs een oppervlak en beweging in een stof (vloeistof of gas). Als men beweging langs een ondersteuning beschouwt, dan spreekt men meestal van de wrijvingscoëfficiënt. In het geval dat de beweging van een lichaam in een vloeistof of gas wordt beschouwd, wordt de vormweerstandscoëfficiënt bedoeld.

Bepaling van de weerstandscoëfficiënt (wrijving) glijden

DEFINITIE

Weerstandscoëfficiënt (wrijving) is de evenredigheidscoëfficiënt die de wrijvingskracht () en de normale drukkracht (N) van het lichaam op de steun verbindt. Meestal wordt deze coëfficiënt aangegeven met een Griekse letter. In dit geval wordt de wrijvingscoëfficiënt gedefinieerd als:

We hebben het over de glijdende wrijvingscoëfficiënt, die afhangt van de gecombineerde eigenschappen van de wrijvende oppervlakken en een dimensieloze grootheid is. De wrijvingscoëfficiënt hangt af van: de kwaliteit van de oppervlaktebehandeling, het wrijven van lichamen, de aanwezigheid van vuil erop, de bewegingssnelheid van lichamen ten opzichte van elkaar, enz. De wrijvingscoëfficiënt wordt empirisch (empirisch) bepaald.

Bepaling van de weerstandscoëfficiënt (wrijving) rollen

DEFINITIE

Rolweerstand (wrijving) coëfficiënt vaker met een letter aangeven. Het kan worden bepaald aan de hand van de verhouding van het rollende wrijvingsmoment () tot de kracht waarmee het lichaam tegen de steun wordt gedrukt (N):

Deze coëfficiënt heeft de dimensie lengte. De belangrijkste eenheid in het SI-systeem is de meter.

Bepaling van de vormweerstandscoëfficiënt

DEFINITIE

Vorm Weerstandscoëfficiënt- een fysieke grootheid die de reactie van een stof op de beweging van een lichaam erin bepaalt. Het kan anders gezegd worden: het is een fysieke grootheid die de reactie van een lichaam op beweging in materie bepaalt. Deze coëfficiënt wordt empirisch bepaald, de definitie ervan is de formule:

waar is de weerstandskracht, is de dichtheid van de stof, is de snelheid van de stroom van de stof (of de bewegingssnelheid van het lichaam in de stof), het gebied van de projectie van het lichaam op het vlak loodrecht met de bewegingsrichting (loodrecht op de stroming).

Soms, als de beweging van een langwerpig lichaam wordt overwogen, overwegen ze:

waarbij V het volume van het lichaam is.

De beschouwde luchtweerstandscoëfficiënt is een dimensieloze grootheid. Er wordt geen rekening gehouden met de effecten op het oppervlak van lichamen, daarom kan formule (3) ongeschikt worden als een stof wordt overwogen met een hoge viscositeit. De luchtweerstandscoëfficiënt (C) is constant zolang het Reynoldsgetal (Re) constant is. In het algemeen .

Als het lichaam scherpe randen heeft, is empirisch vastgesteld dat voor dergelijke lichamen de luchtweerstandscoëfficiënt constant blijft over een breed bereik van Reynoldsgetallen. Er werd dus experimenteel verkregen dat voor ronde platen die over de luchtstroom zijn geplaatst, de weerstandscoëfficiëntwaarden in het bereik van 1,1 tot 1,12 liggen. Met een afname van het Reynoldsgetal (), verandert de weerstandswet in de wet van Stokes, die voor ronde platen de vorm heeft:

De balweerstand werd onderzocht voor een breed scala aan Reynoldsgetallen tot Voor kreeg:

De naslagwerken presenteren de luchtweerstandscoëfficiënten voor ronde cilinders, kogels en ronde platen, afhankelijk van het Reynoldsgetal.

In de luchtvaarttechnologie is het probleem van het vinden van de lichaamsvorm met minimale weerstand van bijzonder belang.

Voorbeelden van probleemoplossing

VOORBEELD 1

Oefening De maximale snelheid van de auto op een horizontaal weggedeelte is gelijk aan het maximale vermogen gelijk aan P. De luchtweerstandscoëfficiënt van de auto is C, en de grootste dwarsdoorsnede in de richting loodrecht op de snelheid S. De auto reconstructie heeft ondergaan, is het grootste dwarsdoorsnede-oppervlak in de richting loodrecht op de snelheid teruggebracht tot weerstand zonder verandering. Beschouw de wrijvingskracht op het wegdek ongewijzigd, bepaal wat het maximale vermogen van de auto is als de snelheid op een horizontaal weggedeelte gelijk wordt. De dichtheid van de lucht is gelijk.
Oplossing Laten we een tekening maken.

We definiëren het vermogen van de auto als:

waar is de trekkracht van het voertuig.

Ervan uitgaande dat een auto op een horizontaal weggedeelte met een constante snelheid beweegt, schrijven we de tweede wet van Newton in de vorm:

In projectie op de X-as (Fig. 1) hebben we:

De weerstandskracht die een auto ervaart die in de lucht beweegt, kan worden uitgedrukt als:

Dan kan het vermogen van de auto worden opgeschreven:

Laten we uit (1.5) de wrijvingskracht van de auto op de weg uitdrukken:

Laten we de uitdrukking voor het vermogen schrijven, maar met de autoparameters gewijzigd volgens de probleemstelling:

Laten we er rekening mee houden dat de wrijvingskracht van de auto op de weg niet is veranderd, en we houden rekening met de uitdrukking (1.6):

Antwoord geven

VOORBEELD 2

Oefening Wat is de maximale snelheid van een bal die vrij in de lucht valt als je weet: de dichtheid van de bal (), de dichtheid van de lucht (), de massa van de bal (), de luchtweerstandscoëfficiënt C?
Oplossing Laten we een tekening maken.

Laten we de tweede wet van Newton schrijven voor de vrije val van een bal: