Co to jest współczynnik oporu?

W dziedzinie płynów i aerodynamiki współczynnik oporu odnosi się do liczby, która reprezentuje opór obiektu - lub opór - gdy porusza się on w kierunku płynnego ośrodka, którym najczęściej jest woda lub powietrze. Może również uwzględniać powierzchnię, na której stoi obiekt, na przykład cement, trawę lub wodę. Termin ten jest najczęściej stosowany przy produkcji maszyn takich jak samochody, samoloty i statki.

Aerodynamicy używają następującej formuły do ​​obliczenia współczynnika oporu obiektu: 2Fdd / pv2A. W tej formule „Fd” odnosi się do siły oporu obiektu lub energii, która porusza się w kierunku przeciwnym do obiektu. „P” jest gęstością masy ośrodka, a „v” odnosi się do prędkości lub prędkości obiektu. Z kolei „A” odnosi się do obszaru odniesienia obiektu.

Podstawową zasadą stojącą za wzorem współczynnika oporu jest to, że gęstość płynnego ośrodka jest proporcjonalna do siły, jaką wywiera on na przedmiot i do kwadratu prędkości obiektu w stosunku do płynu. Zasada ta może być bardziej oczywista, gdy formuła jest odwrócona: Fd = (pv2 cdA / 2) A. Oznacza to również, że współczynnik oporu może się znacznie różnić w zależności od szybkości przepływu powietrza przez obiekt. Z kolei prędkość może się zmieniać w zależności od kształtu obiektu.

Ogólna zasada jest taka, że ​​im szerszy obszar musi przejść płynne medium, tym wyższy współczynnik oporu. Dzięki kwadratowi i stożkowi szeroka powierzchnia kwadratu pozwala na popchnięcie go więcej powietrza, w przeciwieństwie do stożka, w którym powietrze może szybciej oderwać się od swojego spiczastego kształtu. W ten sposób obiekt w kształcie kwadratu doświadcza większego oporu i ma tendencję do poruszania się wolniej w porównaniu do obiektu w kształcie stożka.

Zasada ta jest często stosowana w projektowaniu samochodów, szczególnie w samochodach sportowych, które w dużym stopniu zależą od prędkości. Można zauważyć, że samochody wyścigowe są mniejsze i mają gładki, nachylony przód. Ma to na celu umożliwienie łatwiejszego przepływu powietrza przez samochód bez żadnych przeszkód, a tym samym uzyskanie niższego współczynnika oporu, większej prędkości i bardziej wydajnego zużycia paliwa. Samochody sportowe mają również tendencję do siedzenia niżej na podłożu w porównaniu do zwykłych samochodów, dzięki czemu powietrze między oponami a podłożem jest zmniejszone. W ten sposób samochód ma lepszą przyczepność do podłoża i może jeździć szybciej.