[Mechanica] formule luchtweerstand

Moderator: physicalattraction

Reageer
Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.271

[Mechanica] formule luchtweerstand

Wikipedia (en andere):
Om de kracht te berekenen die de luchtweerstand weergeeft bij beweging heb je de volgende formule nodig:
\( F_w=\frac {A\cdot C_w \cdot \rho \cdot v^2}{2}\)
waarbij:

F = Kracht die de weerstand op het voorwerp uitoefent tijdens de beweging [N]

A = Geprojecteerde oppervlakte [m²]

Cw = Weerstandscoëfficient [-]

rho.gif  = Dichtheid van de stof waarin het voorwerp zich voortbeweegt [Kg/m³]

v = Snelheid ten opzichte van de stof waarin het zich bevindt [m/s]
Hamvraag: waarom moet een en ander nog door twee worden gedeeld?

Waarom zit dat niet direct in die constante Cw verrekend?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Lorentziaan
Berichten: 1.433

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

Ik denk dat het vooral een kwestie van gemak is. Wanneer je een deel van een aanstromende luchtstroom tot stilstand brengt en van die stilstaande lucht (die nog 'aangedrukt' wordt door de stroming, zoals in een statische buis) de druk meet, krijg je de statische druk plus de dynamische druk:
\(p_t = p_s + p_d = p_s + \frac{1}{2}\rho V^2\)
.

In die vergelijking is
\(p_t\)
de totale druk,
\(p_s\)
de statische druk,
\(p_d\)
de dynamische druk,
\(\rho\)
de dichtheid van de vrij stromende lucht en
\(V\)
de snelheid van de vrij stromende lucht. Deze vergelijking is een goede benadering voor niet al te hoge stroomsnelheden (beneden Mach 0.3, ruwweg).

Wanneer je nu kijkt naar de kracht die dergelijke stagnerende lucht uitoefent op een object dat in de stroming is geplaatst, kun je die dynamische druk goed gebruiken. Immers, de statische druk valt weg (is aan alle kanten even groot en zorgt niet voor een netto kracht) en de dynamische druk kun je vermenigvuldigen met de oppervlakte. Echter, omdat een object in een luchtstroom de aanstromende lucht niet allemaal voor zich tot stilstand brengt (de lucht stroomt er immers omheen, de aanstromende lucht blijft niet in zijn geheel voor het object hangen) kun je gebruik maken van een weerstandscoefficient die je kan vertellen hoe sterk de situatie van 'compleet stagnerende lucht' benaderd wordt, en deze coefficient kan experimenteel of met CFD bepaald worden. De complete formule voor de luchtweerstand wordt dan:
\(D = (C_D) (\frac{1}{2} \rho V^2) S\)
.

Ik denk dat daarom die factor 1/2 erin gelaten wordt: zo houdt de vergelijking de handige structuur van natuurkundig betekenisvolle deelgrootheden.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.271

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

Klinkt ook weer logisch. Wordt zoiets als zo'n Cw-waarde ook nog in andere formules gebruikt waar die factor ½ niet opduikt? En waar dus ter correctie dan een factor 2 zou moeten verschijnen ??

(off-topic: SI-symbool voor snelheid is volgens mij (wie ben ik) maar ook volgens BINAS (betrouwbaarder bron) de kleine "v", toch zie ik heel vaak de grote V gebruikt. Oude afspraken van voor het SI-tijdperk? Of gewoon slordigheidjes??)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 89

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

Bij de afleiding van bernoulli zal je zien dat er geintegreerd moet worden naar v, dus het is logisch dat er dan een half voor komt.
De inhoud van een pizza met straal z en dikte a =Pi*z*z*a

Berichten: 251

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

Je ziet in de natuurkunde inderdaad vaak 'halfjes' in verband met afgeleiden.

Bekendste voorbeeld:

x=v*t

x=1/2*a*t2=a*1/2*t2 (waarin ik om begrijpelijke redenen het 'halfje' eens voor de 't2' plaats ipv voor de 'a')

Berichten: 1

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

Jan van de Velde schreef:Wikipedia (en andere):
Om de kracht te berekenen die de luchtweerstand weergeeft bij beweging heb je de volgende formule nodig:
\( F_w=\frac {A\cdot C_w \cdot \rho \cdot v^2}{2}\)
waarbij:

F = Kracht die de weerstand op het voorwerp uitoefent tijdens de beweging [N]

A = Geprojecteerde oppervlakte [m²]

C<sub>w</sub> = Weerstandscoëfficient [-]

rho.gif  = Dichtheid van de stof waarin het voorwerp zich voortbeweegt [Kg/m³]

v = Snelheid ten opzichte van de stof waarin het zich bevindt [m/s]
Hamvraag: waarom moet een en ander nog door twee worden gedeeld?

Waarom zit dat niet direct in die constante C<sub>w</sub> verrekend?
Weet iemand soms hoe ik De wet van Bernoulli moet omvormen naar de bovenstaande formule van luchtweerstand??

(Website, uitleg,... alles is welkom)

Gebruikersavatar
Berichten: 7.224

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

Dat is onmogelijk.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

Gebruikersavatar
Berichten: 89

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

In principe is dit het zelfde als voor lift van een vleugel:

Neem een vleugel met aan de onderkant een snelheid V1 en aan de bovenkant V2. Gebruik dan bernoulli om de verschillen in druk aan de boven en onderkant te bepalen. Vermenigvuldig het drukverschil met het vleugeloppervlak en je hebt de lift. Als dit allemaal in een formule staat, stel dan V2=aV1, vereenvoudig de boel en er komt de bekende formule uit, maar met een Cl van iet in de vorm van (1-a^2). In principe kan de weerstand ook op dergelijke manier worden bepaald
De inhoud van een pizza met straal z en dikte a =Pi*z*z*a

Gebruikersavatar
Berichten: 429

Re: [Mechanica] formule luchtweerstand

In tal van natuurkunde formules komt de factor: (1/2)(rho)(v^2) [N/m^2] voor of is hiernaartoe te herleiden. Door in alle formules deze vorm aan te houden, is het mogelijk om natuurkundige kenmerken met elkaar te vergelijken of gemakkelijker met elkaar in verband te brengen.

Je komt deze factor tegen in formules van luchtvaart, windenergie, constructieberekeningen, windshill e.d.

De factor staat gelijk aan een drukeenheid: [N/m^2].

Alle vormfactoren worden op deze standaard manier gebruikt. De vormfactor K = 2C wordt normaal gesproken niet gebruikt.

In het SI stelsel wordt de snelheid v in m/sec gegeven. In de luchtvaart kom je snelheid V in m/sec nog steeds tegen.

Reageer