In diesem Artikel werden wir über verschiedene Druckwiderstandsbeispiele sprechen. Der Druckwiderstand hängt eher von der Querschnittsfläche des Körpers als von der exponierten Oberfläche ab.
Beispiele für Druckwiderstand werden häufig in unserem täglichen Leben gesehen. Druckwiderstand tritt aufgrund des erhöhten Drucks am vorderen Ende und des verringerten Drucks am hinteren Ende eines Objekts auf, während es sich durch eine Flüssigkeit bewegt.
Nachfolgend sind verschiedene Beispiele für Druckwiderstand aufgeführt:
- Ein kugelförmiger Körper, der sich durch Luft bewegt
- Ein Fahrrad
- Schwimmer
- Ein zylindrischer Körper
- Ein fahrendes Auto
- Ein Tragflügel oder Tragflügel mit großem Anstellwinkel
- Ein Umzugswagen
- Ein Fallschirmspringer, der durch den Himmel fällt
- Ein Boot, das im Wasser fährt
- Ein Stück Ziegel
Der Druckwiderstand wird auch durch ein stationäres Objekt verursacht, das von einem flüssigen Medium umströmt wird. Die Stromlinienform reduziert den Druckwiderstand.
Ein kugelförmiger Körper, der sich durch Luft bewegt
Ein kugelförmiger Körper erfährt aufgrund seiner Form einen hohen Druckwiderstand, während er sich durch eine Flüssigkeit bewegt. Je mehr Oberfläche, desto mehr Luftpartikel treffen auf und desto größer ist der Widerstand, den der Körper erfährt.
Durch die Grenzschichtablösung bei einem kugelförmigen Körper bildet sich hinter dem Körper eine Unterdrucknachströmung.
Ein Fahrrad
Der Luftwiderstand ist in der Tat eine große Widerstandskraft beim Radfahren, jeder Radfahrer muss den Luftwiderstand überwinden. Der Druckwiderstand spielt beim Radfahren eine große Rolle, was hauptsächlich dadurch verursacht wird, dass die Luftpartikel auf den nach vorne gerichteten Oberflächen zusammendrücken und auf den hinteren Oberflächen weiter voneinander entfernt sind, wodurch ein großer Druckunterschied zwischen Vorder- und Hinterende entsteht.
Jeder Radfahrer, der schon einmal bei starkem Gegenwind in die Pedale getreten ist, kennt den Luftwiderstand. Es ist anstrengend! Um sich fortzubewegen, muss sich der Radfahrer durch die Luftmasse vor ihm drängen.
Schwimmer
Verschiedene Arten von Widerstandskräften wie Reibung, Druck und Wellenwiderstand wirken kontinuierlich auf einen Schwimmer ein, wenn er in das Schwimmbecken hinabsteigt, bis zur endgültigen Berührung der Wand. Reibungswiderstand tritt als Ergebnis der Reibung von Wassermolekülen am Körper des Schwimmers auf, ein glatterer Körper des Schwimmers verringert die Reibung in gewissem Maße.
Beim Schwimmen mit höherer Geschwindigkeit steigt der Druck im vorderen Bereich (Kopf des Schwimmers) an, wodurch ein Druckunterschied zwischen den beiden Körperenden des Schwimmers entsteht. Dieser Druckunterschied erzeugt Turbulenzen hinter dem Körper des Schwimmers, diese zusätzliche Widerstandskraft ist der Druckwiderstand.
Wellenwiderstand entsteht dadurch, dass der Körper des Schwimmers in das Wasser eingetaucht und teilweise aus dem Wasser ist. Die gesamte Wellenwiderstandskraft wird vom Kopf- und Schulterbereich des Körpers des Schwimmers erzeugt.
Ein zylindrischer Körper
Ein zylindrischer Körper ist ein Beispiel für einen stumpfen Körper, was bedeutet, dass aufgrund seiner Form ein hoher Druckwiderstand erzeugt wird. Ein stumpfer Körper ist ein Körper, dessen Oberfläche nicht mit den Stromlinien ausgerichtet ist, wenn er in einen Luft- oder Flüssigkeitsstrom gebracht wird.
Ein Zylinder bietet weniger Widerstand in Bezug auf den Reibungswiderstand, aber einen großen Druckwiderstand aufgrund der Wirbelbildung, nachdem sich der Körper durch einen großen Nachlaufbereich bewegt hat.
Ein fahrendes Auto
Im Falle eines fahrenden Autos ist die Größe der Widerstandskraft gleich und wirkt in entgegengesetzter Richtung zu der Kraft, die der Motor an den Rädern des Fahrzeugs erzeugt. Aufgrund dieser beiden gleichen und entgegengesetzten Kräfte, die auf das Auto wirken, wird die resultierende Nettokraft Null und das Auto kann eine konstante Geschwindigkeit beibehalten.
Wenn wir die vom Motor erzeugte Kraft zu Null machen, indem wir das Auto für eine Weile in einer neutralen Position halten, wirkt nur die Widerstandskraft auf das Auto. In diesem Zustand ist die Nettokraft auf das Auto verfügbar und das Auto verzögert.
Der Druckwiderstand kommt von den Wirbelbewegungen, die in der Flüssigkeit durch den Durchgang eines Körpers erzeugt werden. Der Luftwiderstand ist mit der Bildung eines Nachlaufs in der Strömung verbunden.
Ein Lkw mit ebener Stirnfläche erfährt einen höheren Luftwiderstand als ein Sportwagen mit Stromlinienkarosserie.
Ein Flügel mit großem Anstellwinkel
Eine Strömung, die einen erhöhten Druck erfährt, wird als Strömung in negativem Druckgradienten bezeichnet. Nachdem dieser Bedingung weit genug gefolgt wurde, löst sich die Grenzschicht von der Oberfläche und erzeugt Wirbel und Wirbel hinter dem Körper. Infolgedessen steigt der Druckwiderstand (aufgrund des großen Druckunterschieds zwischen zwei Enden) und der Auftrieb nimmt ab.
Bei einem Flügel mit höherem Anstellwinkel erzeugt der ungünstige Druckgradient am oberen hinteren Abschnitt eine abgelöste Strömung. Aufgrund dieser Trennung nimmt die Nachlaufgröße zu und es tritt ein Druckverlust aufgrund von Wirbelbildung auf. Dadurch erhöht sich der Druckwiderstand.
Bei einem höheren Anstellwinkel kann ein großer Teil der Strömung über der Oberseite des Schaufelblatts abgetrennt werden, an diesem Punkt ist der Druckwiderstand höher als der viskose Widerstand.
Ein Umzugswagen
Im Falle eines kommerziellen Lastkraftwagens ist der Druck- oder Formwiderstand aufgrund der größeren frontalen Querschnittsfläche ziemlich hoch. Der erzeugte Druckwiderstand wird stark von der Form und Größe des Objekts beeinflusst.
Körper mit einem größeren präsentierten Querschnitt erfahren einen höheren Luftwiderstand als dünnere oder stromlinienförmige Objekte.
Der Druckwiderstand folgt der Widerstandsgleichung, dass er mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt und spielt daher bei Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen eine große Rolle.
Die Leistung und Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs hängt von zwei aerodynamischen Kräften, dem Druckwiderstand und dem Hautreibungswiderstand, ab. Es wird immer versucht, einen Körper mit weniger Luftwiderstand zu formen.
Ein Fallschirmspringer, der durch den Himmel fällt
Wenn ein Fallschirmspringer aus dem Flugzeug springt, wirken sowohl der Luftwiderstand als auch die Schwerkraft auf seinen Körper. Die Gravitationskraft bleibt konstant, aber der Luftwiderstand steigt mit zunehmender Erdgeschwindigkeit.
Die Wucht der auf den Körper auftreffenden Luftteilchen kann durch Veränderung seiner Körperposition (der Querschnittsfläche des Körpers) verändert werden. Dadurch ändert sich die Geschwindigkeit des Fallschirmspringers in Richtung Erde.
Die Widerstandskraft, die der Körper erfährt, kann durch die folgende Formel dargestellt werden:
Wobei D der Luftwiderstandsbeiwert ist,
p ist die Dichte des Mediums, in diesem Fall Luft,
A ist die Querschnittsfläche des Objekts und
v ist die Geschwindigkeit des Objekts.
Ein Boot, das im Wasser fährt
Wenn ein Boot durch ein flüssiges Medium fährt, setzt hinter dem Körper eine Wirbelbewegung ein, die zu einem Druckwiderstand führt. Dieser Widerstand ist mit einer Kielwasserbildung verbunden, die hinter einem vorbeifahrenden Boot beobachtet werden kann.
Im Vergleich zum Reibungswiderstand ist der Druckwiderstand weniger empfindlich gegenüber der Reynolds-Zahl. Der Druckwiderstand ist wichtig für getrennte Strömungen.
Diese Widerstandskraft kann in Form einer Kielwelle hinter einem vorbeifahrenden Boot beobachtet werden.
Ein Stück Ziegel
Ein Stück Ziegel erfährt aufgrund seiner stumpfkörperartigen Struktur einen hohen Druckwiderstand, wenn es sich durch eine Flüssigkeit bewegt.
Bei einem stumpfen Körper ist die dominante Widerstandsquelle der Druckwiderstand und hängt immer von der Querschnittsfläche ab.
Ich bin Sangeeta Das. Ich habe meinen Master in Maschinenbau mit Spezialisierung auf Verbrennungsmotoren und Automobile abgeschlossen. Ich verfüge über rund zehn Jahre Erfahrung in Industrie und Wissenschaft. Mein Interessengebiet umfasst Verbrennungsmotoren, Aerodynamik und Strömungsmechanik. Du kannst mich unter ... erreichen
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