Расчет силы ветра и силы сопротивления падающего объекта

Я пытаюсь численно интегрировать движение объекта (скажем, падающего вертикального цилиндра). Здесь есть сила сопротивления: ветер, «действующий» на тело (предположительно добавляющий горизонтальную скорость), и сам воздух, замедляющий вертикальное движение.

Правильно ли рассчитать обе силы с помощью уравнения сопротивления, Ф Д "=" 1 2 р в 2 С Д А ? Здесь я предполагаю, что скорость будет относительной скоростью между падающим объектом (т.е. изначально ( 0 , − 15 )   м / с ) и «воздух» (т.е. ( 5 , 0 )   м / с ). Если это так, куда будет направлена ​​сила сопротивления? − в ^ р е л а т я в е ?

Большое спасибо за вашу помощь заранее.

Ответы (2)

Да, сила направлена ​​вдоль вектора относительной скорости между объектом и воздухом.

Квадратичное сопротивление — интересное явление. Вы должны вычислить чистый вектор скорости (который включает в себя горизонтальную и вертикальную составляющие) и вычислить силу вдоль этой оси; когда вы затем разложите его на горизонтальную и вертикальную составляющие, вы обнаружите, что вертикальное сопротивление больше из -за бокового ветра. Это не интуитивный результат!

Большое спасибо! Другой вопрос: при расчете эталонной площади Википедия говорит, что это «орфографическая проекция объекта — на плоскость, перпендикулярную направлению движения». Здесь направление движения — это относительная скорость между объектом и ветром, верно? Спасибо!
Да все верно. В случае цилиндра высотой час и радиус р , когда вымпельный ветер дует под углом θ по вертикали площадь проекции равна А "=" π р 2 потому что ⁡ θ + 2 р час грех ⁡ θ (делая это в голове, думаю, это правильно... нарисуйте себе схему). Кстати, на объекте может быть некоторый крутящий момент из-за асимметрии относительно направления воздушного потока, но я полагаю, что этим можно пренебречь. Это одна из причин, по которой у оружия есть нарезы, поэтому пуля вращается (сохраняет свою траекторию стабильной при наличии этого крутящего момента).

"Вертикальное сопротивление больше" Может ли это быть "подъемная сила"?

Вертикальная и горизонтальная компоненты скорости действительно создают более высокий вектор чистой скорости, но вертикальная и горизонтальная компоненты кинетической энергии также имеют функцию квадрата скорости.

Интересно, что если вы сбросите объект без двигателя с башни при боковом ветре со скоростью 2 мили в час, его горизонтальная составляющая «замедлится» сопротивлением до скорости = 0 относительно воздушной массы и продолжит падать вертикально до конечной скорости и удара. . Горизонтальная составляющая сопротивления объекта становится равной нулю по отношению к воздушной массе, но его горизонтальная составляющая энергии по отношению к земле при ударе будет иметь скорость = 2 мили в час.

Если бы аэродинамические силы были чисто сопротивлением против кинетической энергии, мы должны были бы разлагаться. Здесь может быть что-то еще, что лежит в основе «когда падающий объект становится планером».

Расчет силы ветра и силы сопротивления падающего объекта
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v