Endgeschwindigkeit

Endgeschwindigkeit, auch Terminalgeschwindigkeit genannt, bezeichnet die konstante Geschwindigkeit, die ein Körper erreicht, wenn er sich durch ein Fluid bewegt und die Drag- bzw. Widerstandskraft des Mediums die treibende Kraft ausgleicht. Im freien Fall durch Luft bedeutet dies, dass das Gewicht abzüglich der Auftriebskraft durch Luft durch die Luftreibung kompensiert wird; die Beschleunigung wird Null, sobald Gleichgewicht besteht.

Für die übliche aerodynamische Situation gilt der Widerstand F_D = 1/2 ρ v^2 C_d A, wobei ρ die Dichte des Fluids, v die Geschwindigkeit, C_d der dimensionslose Widerstandsbeiwert und A die angeströmte Querschnittsfläche ist. Unter Berücksichtigung des Auftriebs lässt sich die Endgeschwindigkeit näherungsweise als v_t = sqrt( (2 (m - ρ V) g) / (ρ C_d A) ) bestimmen, wobei V das verdrängte Volumen und m die Masse des Körpers ist. Da Cd und A stark von der Form, Orientierung und der Reynolds-Zahl abhängen, werden sie oft als effektive Werte genutzt oder durch Messung festgelegt.

Faktoren, die die Endgeschwindigkeit beeinflussen, sind Masse, Form und Orientierung (die Größe von A), Dichte des Mediums, Schwerefeld und der Widerstandsbeiwert Cd. Im Luftfeld variiert die Endgeschwindigkeit deutlich je nach Haltung; bei Menschen liegt sie grob im Bereich von etwa 50 bis 90 m/s. In Flüssigkeiten ist sie aufgrund höherer Dichten deutlich geringer.

Anwendungen finden sich in Parachutismus, Fahrzeug- und Flugzeugdesign sowie in der Strömungsforschung. Endgeschwindigkeit wird durch Freifalltests, Windkanalversuche oder computergestützte Strömungssimulationen bestimmt und dient der Sicherheit, Effizienz und der Auslegung von Bauteilen.