Softonic

Kalkulator siły oporu aerodynamicznego

Krok 1 / 3 Siła oporu
Dalej

Siła oporu to opór aerodynamiczny działający na każdy obiekt poruszający się w powietrzu lub cieczy. Wprowadź prędkość obiektu, jego powierzchnię czołową, współczynnik oporu i gęstość powietrza, a ten kalkulator zwróci siłę oporu na podstawie standardowego równania F_d = ½·ρ·v²·C_d·A. Wynik pojawia się natychmiast w niutonach i jest przeliczany na żywo przy każdej zmianie dowolnej wartości, dzięki czemu w kilka sekund porównasz kolarza, samochód lub spadającą kulę.

Jak działa ten kalkulator

  1. 1

    Wprowadź prędkość i powierzchnię

    Wpisz prędkość obiektu w metrach na sekundę oraz jego powierzchnię czołową w metrach kwadratowych: sylwetkę zwróconą do strumienia powietrza.

  2. 2

    Dodaj opór i gęstość powietrza

    Wprowadź współczynnik oporu (bezwymiarowy współczynnik kształtu, około 0,3 dla samochodu i 1,0 dla płaskiej płyty) oraz gęstość powietrza (1,225 kg/m³ na poziomie morza).

  3. 3

    Odczytaj siłę oporu

    Siła oporu jest pokazywana w niutonach i przeliczana na żywo za każdym razem, gdy zmienisz wartość wejściową.

Wzór

Opór aerodynamiczny rośnie z kwadratem prędkości, więc podwojenie prędkości czterokrotnie zwiększa siłę:

F_d = ½ · ρ · v² · C_d · A

Gdzie:

  • F_d = siła oporu, w niutonach (N)
  • ρ = gęstość powietrza, w kg/m³ (≈ 1,225 na poziomie morza, 15 °C)
  • v = prędkość względem powietrza, w metrach na sekundę (m/s)
  • C_d = współczynnik oporu, bezwymiarowy współczynnik kształtu
  • A = powierzchnia czołowa (przekrój poprzeczny), w m²

Ponieważ dominuje wyraz v², niewielkie wzrosty prędkości kosztują dużo siły, i dużo mocy, gdyż moc to siła razy prędkość i skaluje się z v³.

Rozwiązany przykład

Kolarz szosowy jedzie z prędkością v = 12 m/s przy powierzchni czołowej A ≈ 0,5 m², współczynniku oporu C_d ≈ 0,9, w powietrzu o ρ = 1,225 kg/m³:

F_d = ½ × 1,225 × 12² × 0,9 × 0,5 = 0,5 × 1,225 × 144 × 0,9 × 0,5 ≈ 39,7 N

To opór powietrza, który kolarz musi pokonać: przy tej prędkości około 80 % całkowitego oporu, i właśnie dlatego pozycja aerodynamiczna ma tak duże znaczenie.

Wartości referencyjne

Obiekt C_d Powierzchnia (m²) Uwagi
Opływowy samochód 0,25 2,2 Nowoczesny sedan
Typowy samochód 0,30 2,2 Przeciętny samochód osobowy
Kolarz (wyprostowany) 0,90 0,5 Pozycja na klamkomanetkach
Kula 0,47 π·r² Gładka piłka
Płaska płyta 1,28 pole powierzchni Najgorszy przypadek, prostopadle do strumienia

Częste błędy

  • Używaj powierzchni czołowej, a nie całkowitej powierzchni. A to sylwetka, którą obiekt przepycha przez powietrze, a nie jego cała powierzchnia zewnętrzna.
  • Prędkość jest względem powietrza. Wiatr czołowy dodaje się do prędkości względem ziemi przy obliczaniu v; wiatr w plecy odejmuje się.
  • Gęstość powietrza nie jest stała. Maleje wraz z wysokością i rośnie w zimnie, zmieniając siłę oporu o kilka procent.
  • C_d zależy od kształtu. Opływowa kropla ma bardzo niski współczynnik; płaska płyta zwrócona do strumienia to najgorszy przypadek.

Najczęściej zadawane pytania

Siła oporu to F_d = ½·ρ·v²·C_d·A, gdzie ρ to gęstość powietrza (kg/m³), v to prędkość (m/s), C_d to współczynnik oporu, a A to powierzchnia czołowa (m²). Wynik jest w niutonach.

Siła oporu zależy od kwadratu prędkości, więc podwojenie prędkości czterokrotnie zwiększa siłę. Moc potrzebna do jej pokonania skaluje się z sześcianem prędkości, dlatego podróżowanie z dużą prędkością pochłania tak dużo energii.

Na poziomie morza gęstość powietrza wynosi około 1,225 kg/m³. Typowe współczynniki oporu to około 0,25-0,30 dla samochodów, 0,47 dla gładkiej kuli, 0,9 dla wyprostowanego kolarza i około 1,28 dla płaskiej płyty. Wybierz wartość najlepiej odpowiadającą kształtowi Twojego obiektu.

Wpisane przez Ciebie liczby są wysyłane na serwer wyłącznie w celu obliczenia wyników. Nie są zapisywane i nigdy nie są udostępniane.

Powiązane narzędzia

Kalkulator soli do basenu

Oblicz ilość soli do basenu na podstawie aktualnego i docelowego zasolenia w ppm. Sprawdź kg, funty, worki lub ostrożny szacunek wymiany wody.

Kalkulator wysokości gęstościowej

Oblicz wysokość gęstościową z wysokości ciśnieniowej i temperatury powietrza zewnętrznego. Natychmiastowy wynik w stopach oraz temperatura standardowa ISA, do bezpiecznego planowania startu i wznoszenia.

Kalkulator procentów

Oblicz procent z wartości, dodaj lub odejmij procent albo znajdź wartość początkową dla danego udziału. Wpisz dwie liczby i zobacz wzory.

Kalkulator zaokrągleń

Zaokrąglaj dokładne liczby dziesiętne od 12 miejsc po przecinku po biliony. Porównaj remis do parzystej, od zera, sufit, podłogę i cztery inne tryby.

Kalkulator amperogodzin

Oblicz czas pracy i zmagazynowaną energię akumulatora na podstawie amperogodzin, napięcia i prądu obciążenia. Otrzymaj czas pracy w godzinach i minutach oraz energię w watogodzinach i kilowatogodzinach.

Kalkulator mieszanki paliwa i oleju do silników 2-suwowych

Oblicz ilość oleju do benzyny albo ilość paliwa z dostępnego oleju. Obsługuje jednostki metryczne, amerykańskie, brytyjskie i własne proporcje.

Narzędzie jest dostępne w innych językach