Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe de kracht van luchtweerstand afgeeft op een objectensnelheid?

De kracht van luchtweerstand, ook bekend als drag, hangt af van de snelheid van een object in een niet -lineair manier. Hier is een uitsplitsing van de relatie:

1. Lage snelheden:

* Bij zeer lage snelheden is luchtweerstand ongeveer evenredig naar de snelheid van het object. Dit betekent dat als u de snelheid verdubbelt, u de luchtweerstand verdubbelt.

2. Hogere snelheden:

* Naarmate de snelheid van het object toeneemt, wordt de relatie complexer . De kracht van luchtweerstand neemt toe exponentieel met snelheid. Dit betekent het verdubbelen van de snelheidsresultaten in meer dan het dubbele van de luchtweerstand.

3. De vergelijking:

De kracht van luchtweerstand (FD) wordt meestal beschreven door de volgende vergelijking:

`` `

Fd =1/2 * ρ * v^2 * cd * a

`` `

Waar:

* ρ (Rho) is de dichtheid van de lucht.

* v is de snelheid van het object.

* cd is de sleepcoëfficiënt, die afhankelijk is van de vorm en oriëntatie van het object.

* a is het frontale gebied van het object (het gebied tegenover de tegemoetkomende lucht).

Sleutelpunten:

* v^2: De snelheidsterm is kwadraat, wat de exponentiële relatie tussen snelheid en luchtweerstand aangeeft.

* CD: Deze coëfficiënt is een maat voor hoe gestroomlijnd een object is. Een lagere CD -waarde duidt op minder luchtweerstand.

* a: Een groter frontaal gebied zal meer luchtweerstand ervaren.

Praktische voorbeelden:

* Auto: Een auto die bij 60 mph beweegt, ervaart aanzienlijk meer luchtweerstand dan een auto die op 30 mph beweegt.

* Parachutist: De terminalsnelheid van een parachutist (de maximale snelheid die ze bereiken) wordt beperkt door de luchtweerstand die op hun parachute werkt.

* skydiver: Een skydiver ervaart veel hogere luchtweerstand tijdens vrije val dan een parachutist vanwege hun grotere snelheid en kleinere oppervlakte.

Conclusie:

Luchtweerstand is een belangrijke kracht die snel toeneemt met snelheid. Het begrijpen van deze relatie is cruciaal voor het analyseren van de beweging van objecten in lucht, van auto's en vliegtuigen tot vallende objecten en projectielen.