Sådan Beregn vindmodstand

Enhver genstand, der bevæger sig gennem et nonvacuous medium oplever en forsinkende kraft kaldet træk. For små aerodynamiske objekter, der bevæger sig med høj hastighed, såsom kugler, trækkraften er ubetydelig. For genstande, der er store, akavet formet, uensartet i væsentlig tæthed, og / eller rejse gennem højviskose medier, træk kraft har en væsentlig indvirkning på objektets bevægelse. Denne virkning er afhængig af flere forskellige faktorer, der bidrager til den samlede bevægelse, der kan kombineres til en værdi kendt som vindmodstand. Vindmodstandskoefficienten måles normalt empirisk, men det kan beregnes ud fra kendte mængder, der karakteriserer problemet ved hånden. Følgende trin vil vise, hvordan at udlede drag koefficient på en genstand for vilkårlig form i frit fald.

Instruktioner

•  Tegn en frit legeme diagram af objektets bevægelse. Mærk de kræfter, der virker på objektet. Disse vises som vektorer (pile), der peger i retning af kraften. I almindelighed vil dette ligner en tegning af objektet med én vektor pegede nedad fra objektets centrum af masse, som repræsenterer objektets vægt, og en anden vektor pegede opad, som repræsenterer den resistive kraft, der virker på objektet. Hastighedsvektoren i dette tilfælde vil være parallel med den nedadrettede kraft af vægten.

•  Skriv forholdet mellem kræfterne. Newtons love fortæller os, at summen af ​​alle de kræfter, der virker på objektet skal være lig nul. Derfor vil vores ligning ligne F = W + R = 0, hvor W er objektets vægt, R er den resistive kraft (afhængig af vindmodstand), og F er summen af ​​alle de kræfter, som er lig til nul.

•  Stedfortræder vægt- og modstand relationer ind i ligningen, du skrev i trin 2. Vægten forholdet vil være W = mg hvor m er objektets masse og g er tyngdeaccelerationen konstant (g = 9,8 / s ^ 2). Modstanden forholdet vil være R = DpAv ^ 2/2, hvor p er luftens massefylde (p = 1,29 kg / m ^ 3), A er tværsnitsarealet af dit objekt, v er objektets hastighed og D er vindmodstand.

•  Løs ligningen omskrives i trin 3 for vindmodstand D, hvilket giver dig forholdet D = (2 mg) / (Pav ^ 2).

•  Stedfortræder de kendte værdier ind i ligningen for vindmodstand. Objektets vægt, tværsnitsareal og sluthastighed bør gives eller empirisk målt for at fuldføre dette trin. Udfør beregningen for at få en numerisk værdi for vindmodstand.