ilmanvastuksessa

Ilmanvastus on vastusvoima, jonka liikkuva kappale kohtaa ilmamassa vastaan. Se vastustaa liikettä ja kasvaa nopeuden kasvaessa. Dragin suuruus voidaan ilmaista kaavalla F_d = 1/2 ρ v^2 C_d A, jossa ρ on ilman tiheys, v kappaleen nopeus suhteessa ilmaan, A kappaleen poikkipinta-ala ja C_d ilmanvastuskerroin. C_d riippuu muodosta, pinnan karheudesta ja virtausolosuhteista, ja se muuttuu Reynold-luvun mukaan. Drag toimii aina vastapäätä kappaleen liikkeen suuntaa.

Ilmanvastukseen vaikuttavat monet tekijät: nopeus v, ilman tiheys ρ, poikkipinta-ala A sekä ilmanvastuskerroin C_d. Drag kasvaa suurin piirtein nopeuden neliöön asti. Ilmakehän tiheys riippuu korkeudesta, lämpötilasta ja kosteudesta. C_d riippuu kappaleen muodosta, pintojen karheudesta sekä virtausvaiheesta; pienillä Reynolds-luvuilla virtaus voi olla laminaarimpaa ja dragin riippuvuus eroaa suurten nopeuksien turbuenttisista olosuhteista.

Sovellukset: Ilmanvastusta huomioidaan suunnittelussa monissa laitteissa ja tilanteissa, kuten autojen ja lentokoneiden aerodynamiikassa, pyöräilyvarusteissa sekä laskuvarjoissa. Sen ymmärrys vaikuttaa kiihtyvyyteen, nopeuksiin ja polttoaineenkulutukseen. Terminaalinopeus syntyy, kun ilmanvastus tasapainottaa kappaleen painovoiman.

Mittaaminen ja laskeminen: Dragia arvioidaan usein kokeellisesti tuuletustunneleissa tai numeerisesti laskennallisten simulointien, kuten CFD:n, avulla. Drag-kerrointa Cd sekä ilman tiheyttä ρ voidaan määrittää sekä kokeellisesti että simuloiden, mikä auttaa optimoimaan muotoja ja suorituskykyä.