Softonic

Калькулятор силы аэродинамического сопротивления

Шаг 1 / 3 Сила лобового сопротивления
Далее

Сила сопротивления, это аэродинамическое сопротивление, действующее на любой объект, движущийся в воздухе или жидкости. Введите скорость объекта, площадь его лобового сечения, коэффициент сопротивления и плотность воздуха, и этот калькулятор вернёт силу сопротивления по стандартному уравнению F_d = ½·ρ·v²·C_d·A. Результат появляется мгновенно в ньютонах и пересчитывается в реальном времени при изменении любого значения, так что вы за секунды сравните велосипедиста, автомобиль или падающий шар.

Как работает этот калькулятор

  1. 1

    Введите скорость и площадь

    Укажите скорость объекта в метрах в секунду и площадь его лобового сечения в квадратных метрах: силуэт, обращённый к потоку воздуха.

  2. 2

    Добавьте сопротивление и плотность воздуха

    Введите коэффициент сопротивления (безразмерный коэффициент формы, около 0,3 для автомобиля и 1,0 для плоской пластины) и плотность воздуха (1,225 кг/м³ на уровне моря).

  3. 3

    Считайте силу сопротивления

    Сила сопротивления отображается в ньютонах и пересчитывается в реальном времени при каждом изменении входного значения.

Формула

Аэродинамическое сопротивление растёт пропорционально квадрату скорости, поэтому удвоение скорости увеличивает силу вчетверо:

F_d = ½ · ρ · v² · C_d · A

Где:

  • F_d = сила сопротивления, в ньютонах (Н)
  • ρ = плотность воздуха, в кг/м³ (≈ 1,225 на уровне моря, 15 °C)
  • v = скорость относительно воздуха, в метрах в секунду (м/с)
  • C_d = коэффициент сопротивления, безразмерный коэффициент формы
  • A = площадь лобового сечения (миделя), в м²

Поскольку доминирует член v², небольшой прирост скорости обходится в большую силу, и большую мощность, ведь мощность равна силе, умноженной на скорость, и растёт как v³.

Разобранный пример

Шоссейный велосипедист едет со скоростью v = 12 м/с при площади лобового сечения A ≈ 0,5 м², коэффициенте сопротивления C_d ≈ 0,9, в воздухе с ρ = 1,225 кг/м³:

F_d = ½ × 1,225 × 12² × 0,9 × 0,5 = 0,5 × 1,225 × 144 × 0,9 × 0,5 ≈ 39,7 Н

Это сопротивление воздуха, которое велосипедисту нужно преодолеть: около 80 % всего сопротивления на этой скорости, и именно поэтому аэродинамическая посадка так важна.

Справочные значения

Объект C_d Площадь (м²) Примечания
Обтекаемый автомобиль 0,25 2,2 Современный седан
Обычный автомобиль 0,30 2,2 Средний легковой автомобиль
Велосипедист (прямая посадка) 0,90 0,5 Хват за верх руля
Шар 0,47 π·r² Гладкий мяч
Плоская пластина 1,28 площадь грани Худший случай, поперёк потока

Типичные ошибки

  • Используйте площадь лобового сечения, а не всю поверхность. A, это силуэт, которым объект рассекает воздух, а не вся его внешняя поверхность.
  • Скорость задаётся относительно воздуха. При расчёте v встречный ветер прибавляется к вашей путевой скорости; попутный вычитается.
  • Плотность воздуха непостоянна. Она падает с высотой и растёт в холод, изменяя силу сопротивления на несколько процентов.
  • C_d зависит от формы. Обтекаемая капля имеет очень низкий коэффициент; плоская пластина, обращённая к потоку, худший случай.

Часто задаваемые вопросы

Сила сопротивления равна F_d = ½·ρ·v²·C_d·A, где ρ, плотность воздуха (кг/м³), v, скорость (м/с), C_d, коэффициент сопротивления, а A, площадь лобового сечения (м²). Результат выражается в ньютонах.

Сила сопротивления зависит от квадрата скорости, поэтому удвоение скорости увеличивает силу вчетверо. Мощность, необходимая для её преодоления, растёт как куб скорости, и поэтому движение на большой скорости так энергозатратно.

На уровне моря плотность воздуха составляет около 1,225 кг/м³. Типичные коэффициенты сопротивления: примерно 0,25-0,30 для автомобилей, 0,47 для гладкого шара, 0,9 для велосипедиста в прямой посадке и около 1,28 для плоской пластины. Выберите значение, которое лучше всего соответствует форме вашего объекта.

Введённые вами числа отправляются на сервер только для расчёта результатов. Они не сохраняются и никогда не передаются третьим лицам.

Сопутствующие инструменты

Калькулятор балясин

Введите свободный пролёт перил, ширину балясины и максимально допустимый зазор, чтобы получить точное количество необходимых балясин и равный промежуток между каждой стойкой, не превышающий нормативный предел.

Калькулятор делительной окружности отверстий

Рассчитайте PCD, угловой шаг и точные координаты X/Y равномерных отверстий с поворотом, смещением центра и экспортом CSV.

Калькулятор длительности

Рассчитайте длительность между двумя часами в формате HH:MM, десятичных часах, минутах и секундах.

Калькулятор производительности осушителя воздуха

Оцените производительность переносного осушителя по площади и сырости помещения в литрах и американских пинтах в сутки.

Калькулятор перцентиля ребенка

Введите возраст, пол и вес ребенка, чтобы увидеть примерный диапазон перцентиля веса и референсный диапазон для этого возраста, от рождения до 24 месяцев.

Калькулятор юбки-солнце

Рассчитайте радиусы талии и низа для четверти, половины, трёх четвертей или полного круга с прибавками и припусками.

Инструмент доступен на других языках