Was ist ein Luftwiderstandsbeiwert?
Im Bereich Flüssigkeit und Aerodynamik bezieht sich der Luftwiderstandsbeiwert auf die Zahl, die den Widerstand - oder den Luftwiderstand - eines Objekts darstellt, wenn es sich gegen ein flüssiges Medium bewegt, bei dem es sich in der Regel um Wasser oder Luft handelt. Es kann auch die Oberfläche berücksichtigen, auf der sich ein Objekt befindet, z. B. Zement, Gras oder Wasser. Der Begriff wird am häufigsten beim Bau von Maschinen wie Autos, Flugzeugen und Schiffen verwendet.
Aerodynamiker verwenden die folgende Formel, um den Luftwiderstandsbeiwert eines Objekts zu berechnen: 2Fdd / pv2A. In dieser Formel bezieht sich "Fd" auf die Zugkraft des Objekts oder auf die Energie, die sich entgegen der Richtung des Objekts bewegt. Das "p" ist die Massendichte des Mediums, während "v" die Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit des Objekts bezeichnet. "A" bezieht sich dagegen auf den Referenzbereich des Objekts.
Das Grundprinzip der Formel für den Luftwiderstandsbeiwert ist, dass die Dichte des flüssigen Mediums proportional zu der Kraft ist, die es auf das Objekt ausübt, und zu der quadratischen Geschwindigkeit des Objekts in Bezug auf das Fluid. Dieses Prinzip kann offensichtlicher sein, wenn die Formel umgekehrt wird: Fd = (pv2 cdA / 2) A. Dies bedeutet auch, dass der Luftwiderstandsbeiwert stark davon abhängen kann, wie schnell die Luft des Wassers durch das Objekt strömt. Die Geschwindigkeit kann sich wiederum mit der Form des Objekts ändern.
Als Faustregel gilt, dass der Luftwiderstandsbeiwert umso höher ist, je breiter der Bereich ist, den das fluide Medium durchlaufen muss. Bei einem Quadrat und einem Kegel lässt die breite Fläche des Quadrats mehr Luft dagegen drücken als beim Kegel, wobei die Luft schneller von ihrer spitzen Form abperlen kann. Auf diese Weise erfährt ein quadratisches Objekt mehr Widerstand und neigt dazu, sich langsamer zu bewegen als ein kegelförmiges Objekt.
Dieses Prinzip wird häufig bei der Konstruktion von Automobilen verwendet, insbesondere bei Sportwagen, die stark auf Geschwindigkeit angewiesen sind. Man kann beobachten, dass Rennwagen kleiner sind und eine glatte, geneigte Front haben. Auf diese Weise kann die Luft ungehindert durch das Fahrzeug strömen, wodurch ein niedrigerer Luftwiderstandsbeiwert, eine höhere Geschwindigkeit und eine effizientere Nutzung des Kraftstoffs erzielt werden. Sportwagen neigen auch dazu, im Vergleich zu normalen Autos tiefer auf dem Boden zu sitzen, so dass die Luft zwischen Reifen und Boden reduziert wird. Auf diese Weise hat das Auto eine bessere Bodenhaftung und kann schneller fahren.