Gourt Home::Gourt :: Ilmanvastus
Ilmanvastuksella tarkoitetaan kappaleen liikettä vastustavaa voimaa, joka aiheutuu kappaleen pinnan ja ilman välisestä vuorovaikutuksesta.
Ilmanvastuksella on paljon merkitystä varsinkin suurissa nopeuksissa, ja se otetaankin aina huomioon, kun suunnitellaan esimerkiksi lentokoneita, autoja tai ohjuksia. Sellaista kohdetta, jonka suunnittelussa on pyritty ilmanvastuksen minimoimiseen, sanotaan virtaviivaiseksi.
Esimerkiksi kun meteori syöksyy Maan ilmakehään, ilmanvastuksen aiheuttama kuumuus sulattaa tai jopa höyrystää kappaleen. Saman seikan vuoksi avaruussukkulan nokassa ja pohjassa käytetään erityisiä lämpötiiliä estämään kuuman ilman pääsy sukkulan rakenteisiin.
Newtonin vastuslaki: Fv = ½·ρv2ACv, missä Fv on vastusvoima, ρ ilman senhetkinen tiheys, v kappaleen senhetkinen nopeus, A kappaleen poikkipinta-ala liikettä kohtisuorassa suunnassa ja Cv niin sanottu muotokerroin, jonka arvo riippuu kappaleen muodosta. Kaava pätee, kun kappaleen nopeus on äänen nopeutta pienempi. Erilaisten kappaleiden aiheuttama ilmanvastus määritellään kokeellisesti tuulitunnelissa.
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: 0,34
- Ontto puolipallo: 0,34
- Ympyrälevy kohtisuorassa liikettä vastaan: 1,10
- "Pisaranmuotoinen" kappale: 0,05
- Henkilöauto: 0,25–0,40
Katso myös
Odpor prostředí | Strömungswiderstand | Drag | Resistencia aerodinámica | Traînée | 抗力 | Upor sredstva | 阻力
"Ilmanvastus"