Ero sivun ”Ilmanvastus” versioiden välillä
| [arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Ak: Sivu tyhjennettiin |
Käyttäjän 128.214.80.105 (keskustelu) muokkaus 3569403 kumottiin |
||
Rivi 1:
'''Ilmanvastuksella''' tarkoitetaan kappaleen liikettä vastustavaa [[voima (fysiikka)|voimaa]], joka aiheutuu kappaleen pinnan ja [[ilma]]n välisestä vuorovaikutuksesta.
Ilmanvastuksella on paljon merkitystä varsinkin suurissa nopeuksissa, koska ilmanvastus kasvaa nopeuden neliössä. Se otetaankin aina huomioon, kun suunnitellaan esimerkiksi [[lentokone]]ita, [[auto]]ja tai [[ohjus|ohjuksia]]. Sellaista kohdetta, jonka suunnittelussa on pyritty ilmanvastuksen minimoimiseen, sanotaan ''virtaviivaiseksi'' (muoto, jolla on mahdollisimman vähän ilmanvastusta).
Esimerkiksi kun [[meteori]] syöksyy Maan [[ilmakehä]]än, ilmanvastuksen aiheuttama kuumuus sulattaa tai jopa höyrystää kappaleen. Saman seikan vuoksi [[avaruussukkula]]n keulassa, siipien etuosissa ja pohjassa käytetään vahvistettuja hiilipohjaisia lämpötiiliä suojaamaan sukkulan rakenteita kuumuudelta.
'''Newtonin vastuslaki''':
:<math> \mathbf{F}_v= {1 \over 2} \rho v^2 A C_v</math>
missä ''F<sub>v</sub>'' on vastusvoima, ''ρ'' ilman senhetkinen tiheys, ''v'' kappaleen senhetkinen nopeus, ''A'' kappaleen poikkipinta-ala liikettä kohtisuorassa suunnassa ja ''C<sub>v</sub>'' niin sanottu muotokerroin, jonka arvo riippuu kappaleen muodosta. Kaava pätee, kun kappaleen nopeus on [[ääni|äänen]] nopeutta pienempi. Erilaisten kappaleiden aiheuttama ilmanvastus määritellään kokeellisesti [[tuulitunneli]]ssa.
Kaava toimii myös vedenvastuksen laskemiseen. Tiheyden tilalle laitetaan veden tiheys, joka on noin 1000 (veden suolaisuudella on myös vaikutusta). Näin ollen esim. soutuveneen vedenvastustusvoima on 5m/s nopeudella (18km/h) noin <nowiki>½·1000·(5m/s)²·1m²·0,2</nowiki>. Tulokseksi saadaan noin 2500N vastustusvoima. On selvää, ettei ihminen pysty soutamaan tällaisella veneellä kovinkaan lujaa.
Vastuksen komponentit (erityisesti lentokoneen tapauksessa)
* kitkavastus johtuu ilman viskooseista ominaisuuksista. Kappaleen pinnan läheisyydessä on [[rajakerros]] (lentokoneella ulottuu 0,01 mm. - muutama mm. pinnasta ulospäin, maapallon ilmakehässä rajakerrosta on satoja metrejä), jossa virtaus hidastuu s.e. pinnan ja ilman välinen suhteellinen liike loppuu pinnassa. Niin kauan kuin tämä rajakerros on laminaarinen kitkavastus on pieni, kun rajakerros irtoaa pinnasta ja muuttuu pyörteiseksi (turbulentti virtaus), se kasvaa. Transitionopeus riippuu kappaleen koosta, muodosta ja pinnankarheudesta.
* painevastus riippuu kappaleen painejakaumasta sen liikkuessa ilmassa. Kappaleen virtaviivaisuus vähentää painevastusta. Tämän takia mm. autojen ja ammusten perää muotoillaan juohevammaksi, peräpainevastus pienenee.
* indusoitunut vastus. Tämä riippuu siiven nostovoimasta ja on ominainen lentokoneille.
* interferenssivastus syntyy eri pintojen yli virtaavien virtausten jälleen yhdistyessä.
* loisvastus syntyy kaikista pienosista, mm. radioantennit, elektroniikan jäähdytyksen ilmanottoaukot jne.
== Muotokertoimia ==
* [[pallo (geometria)|Pallo]]: 0,34
* Ontto puolipallo, myötäsuuntaan: 0,34
* Ympyrälevy kohtisuorassa liikettä vastaan: 1,10
* Seinä 1,00
* Polkupyörä 0,25-0,50 (ei ihmistä polkupyörän selässä)
* "Pisaranmuotoinen" kappale: 0,05
* [[Henkilöauto]]: 0,25–0,40
* Vene 0,05-0,3
== Katso myös==
* [[Ballistiikka]]
* [[Väliaineen vastus]]
[[Luokka:Virtausmekaniikka]]
[[cs:Odpor prostředí]]
[[da:luftmodstand]]
[[de:Strömungswiderstand]]
[[en:Drag (physics)]]
[[es:Resistencia aerodinámica]]
[[fr:Traînée]]
[[ja:抗力]]
[[sl:Upor sredstva]]
[[zh:阻力]]
| |||