Odporová sila

Odporová sila pôsobí na teleso pohybujúce sa v plyne alebo kvapaline. Smeruje vždy proti smeru pohybu telesa a jej veľkosť súvisí s veľkosťou rýchlosti. Ak sa pohybuje teleso i tekutina, pre veľkosť pôsobiacej sily je dôležitá ich relatívna rýchlosť.

Vo všeobecnosti platí, že odporová sila s rýchlosťou rastie. Pri postupnom náraste rýchlosti však nastáva dôležitý zlom. Do istej hodnoty rýchlosti je obtekanie telesa laminárne (zjednodušene povedané: je usporiadané, ustálené, jednotlivé vrstvy kvapaliny akoby sa po sebe iba posúvali, netvoria sa pri ňom víry). Vtedy sa uplatňuje odporová sila priamo úmerná rýchlosti a tiež viskozite prostredia. Preto vtedy niekedy hovoríme o vnútornom trení.

Pri náraste rýchlosti sa prúdenie látky obtekajúcej teleso postupne mení na turbulentné (toto je veľmi nepravidelné až chaotické, tvoria sa pri ňom víry, v čase sa rýchlo mení). Vtedy hovoríme o sile aerodynamického odporu. V tomto prípade už viskozita prostredia nie je pre veľkosť sily podstatná, veľkú úlohu však zohráva hustota prostredia a tvar telesa.

 Vzťahy 
Pre silu aerodynamického odporu platí

kde S je čelný prierez telesa (vzhľadom k smeru jeho rýchlosti),  je hustota prostredia, v je rýchlosť, C je tzv. koeficient aerodynamického odporu. Obtekanie telesa pri turbulentnom prúdení je veľmi komplikovaný problém, hodnotu koeficientu odporu C je preto potrebné určovať experimentálne v tzv. veternom tuneli. Hodnoty pre niekoľko bežných predmetov sú zhruba:
 dutá polguľa: ,
 štvorcová rovná doska: ,
 vypuklá polguľa: ,
 guľa (v závislosti od drsnosti): ,
 bežné osobné auto: ,
 monopost F1: ,
 lietadlo: .

Veľká hodnota C pre monopost F1 je daná tým, že pri jej pohybe je snaha čo najviac zvýšiť prítlakovú silu pre zvýšenie stability v zákrutách. To má za následok prekvapivo veľkú hodnotu koeficientu aerodynamického odporu.

Pri laminárnom prúdení je pôsobiaca sila úmerná rýchlosti. Ak je pohybujúcim sa telesom guľa, platí pre veľkosť odporovej sily Stokesov vzťah

kde v je rýchlosť, R je polomer gule,  je viskozita prostredia (presnejšie, ide o tzv. dynamickú viskozitu).

Kategória:Aerodynamika
Kategória:Plyny
Kategória:Hydrodynamika