Siła aerodynamiczna
Z Wikipedii, wolnej encyclopedia
Siła aerodynamiczna – siła wywierana na ciało przez powietrze lub inny gaz, w którym ciało jest zanurzone, będąca wynikiem ruchu ciała względem gazu lub cieczy. Siła wynika z dwóch przyczyn[1][2][3]:
- siły parcia wywołanej ciśnieniem wywieranym na powierzchnię ciała,
- sił lepkości, wynikającej z tarcia wewnętrznego w gazie w pobliżu poruszającego się ciała.
Siła parcia działa miejscowo prostopadle do powierzchni ciała, siła lepkości działa miejscowo równolegle (ścinająco) do powierzchni. Całkowita siła aerodynamiczna działająca na ciało jest wektorową sumą tych dwóch sił scałkowaną po całej powierzchni ciała[4].
Dla ciała poruszającego się w gazie, szczególnie w lotnictwie, siłę aerodynamiczną działającą na skrzydła rozkłada się na siły składowe[5][6]:
- opór aerodynamiczny - równoległy do kierunku ruchu ciała i zwrócony w przeciwną stronę.
- siłę nośną - prostopadłą do kierunku ruchu ciała.
W żeglarstwie siłę aerodynamiczną rozkłada się na składowe:
- siła ciągu – siła działająca równolegle do kursu, powoduje ruch ruch jachtu w obranym kierunku.
- siła przechylająca – siła powodująca przechylanie jachtu na stronę zawietrzną oraz ruch w kierunku prostopadłym do obranego kierunku (dryf).
Wartość siły aerodynamicznej zależy od prędkości ruchu ciała, w przybliżeniu jest proporcjonalna do kwadratu prędkości. Zależy od powierzchni ciała, jej wielkości, kształtu, ustawienia względem kierunku ruchu w gazie, dla danego kształtu i jego ustawienia w przybliżeniu jest proporcjonalna do powierzchni ciała. Jest proporcjonalna do gęstości gazu, która zależy od rodzaju gazu, jego temperatury i ciśnienia. Dla powietrza stosuje się przybliżony wzór:
- Fae = q·S·C = 0,0626·V2·S·C
gdzie:
- q - ciśnienie dynamiczne,
- V - prędkość ciała względem gazu,
- S - powierzchnia ciała,
- C - współczynnik siły aerodynamicznej.
Dla ciał o wydłużonym kształcie wartość siły aerodynamicznej oraz jej kierunek silnie zależy od ustawienia powierzchni względem kierunku ruchu.