Hvilken form har minst luftmotstand?

[Dr_stockman]

Små regndråper som faller er kulerunde, etterhvert som de "forenes" med andre regndråper og blir større blir formen mer flatklemt i bunnen, følge rådende forskning på området. Men har en regndråpe optimal form med tanke på å redusere luftmotstanden mest mulig?

Eller finnes det andre former som har mindre luftmotstand, gitt at man har et fast, oppgitt volum?

[Gjest Slettes-xwByZdFZ]

Så vidt meg bekjent er dråpeformen den mest aerodynamiske.

[Vital]

Et søk på Google og du finner det meste. Luftmotstand

[Dr_stockman]

Så vidt meg bekjent er dråpeformen den mest aerodynamiske.

Hvorfor skulle formen av en hengende regndråpe være mest aerodynamisk?

Har du noe som underbygger din påstand?

[Dr_stockman]

Et søk på Google og du finner det meste. Luftmotstand

 

Interressant og relevant lesning, men det gir ikke svar på spørsmålet....

[Vital]

Vel.. basert på illustrasjonene så vil jeg jo si at den påviser formen med minst luftmotstand.

 

Om du har innspill på andre former ville jeg gjerne hørt dem.

[The Avatar]

Ein dråpe har ikkje optimal form for å unngå luftmotstand.

 

Det faktum at dråpen endrer form når det faller underbygger dette.

Ein dråpe som faller er flat på undersiden, noke som fører til at det er ei stor flate som må flytte lufta dråpen faller gjennom.

Overflatespenninga i dråpen vil også bidra til at luftmotstanden ikkje klarer å forme dråpen til optimal form.

 

Men ein dråpe med olje vil kanskje være nærmare optimal form.

[BeFs]

Golfballer har lite luftmotstand

[Sondring]

Nja

 

Golfballene har mye mindre luftmotstand enn tilsvarende baller; på grunn av gropene i ballen.

Gropene lager turbulent luftstrøm rundt ballen, som reduserer luftmotstanden.

Selv med dette mener jeg at en dråpeform har lavere luftmotstand dog.

 

Men; en dråpeform med golf-ball groper vil være det beste - og det brukes på en del biler og fly så vidt meg bekjent.

[BeFs]

Selvfølgelig er det snakk om tilsvarende ball Sondring, ellers hadde det vært vanskelig å sammenligne.

 

Men ville en ball med tilsvarende størrelse og masse med form av en dråpeform få mindre luftmotstand enn en golfball?

 

Jeg er enig i at jeg tror en dråpeform med golfballmønster hadde vært det optimale.

 

 

Edit: http://illvit.no/spor-oss/hvorfor-ser-ikke-flykroppen-ut-som-en-golfball <- Kort, men greit forklarende notat.

Endret 8. juni 2010 av BeFs

[Sondring]

Massen inngår ikke - kun projisert areal og en tallverdi avhengig av formen.

 

Denne artikkelen har en tabell for forskjellige verdier av tall verdien:

http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_coefficient

Disse verdiene kan sammenlignes nokså direkte; så lenge man holder tverrsnittsarealet likt.

Så, en ball med lik diameter som et fly vil ha samme projisert areal som flyet (hvis vi forenkler en del, ignorerer vinger og strømlinjeform) - men forskjellig tall verdi avhengig av formen.

 

 

Og: Fly med golfball vinger (ikke helt - de bruker andre teknikker for å generere turbulens).

http://www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0215.shtml

På fly gjøres det for å få mer løft dog, ikke primært for mindre luftmotstand.

[SeaLion]

Det er korrekt som Sondring nevner at luftmotstand ikke er avhengig av masse, men kun av den såkalte luftmotstandskoeffisienten (cw-verdien som mange bilprodusenter elsker å skryte av) multiplisert med projesert frontareal (cwA).

 

Derfor er det lettere å skyve en Volvo 240 med cw-verdi på 0,4 gjennom lufta enn en superstrømlinjet buss med cw-verdi på 0,3 fordi frontarealet er mye større på bussen.

 

Cw-verdien blir i utgangspunktet best dess mer formen ligner på en utstrakt dråpeform, avrundet foran og med en lang utdratt spiss bakover. Eldre strømlinjebiler som Saab 92 og Citroën DS var formet på denne måten, selv før man fikk tilgang på gode vindtuneller.

 

Men også hvordan luftstrømmen følger overflaten spiller inn på cw-verdien. Glatte baller får et rom med undertrykk bak ballen, denne undertrykklommen bremser ballen. Golfballer har groper i overflaten som danner små virvler langs overflaten som igjen gjør at undertrykkslommen bak ballen minimeres. Dette gir en lavere cw-verdi.

 

Luft og vann oppfører seg ganske likt strøningsmessig. Haier og delfiner har en hud med knøttsmå groper i overflaten, og de mye omtalte supersvømmedraktene har også en ru overflate som minsker dannelsen av undertrykksoner bak svømmeren.

 

Mange moderne biler er imidlertid med vilje utformet med en tvert avhugget hekk med forholdsvis skarpe kanter (slippkanter), en laaang dråpeform hekk er det rett og slett ikke plass til. Man skulle nok tro at en sånn form vil gi en diger undertrykksone bak bilen. Det som skjer er imidlertid at ved å føre et par kontrollerte luftstrømmer inn fra hver side så dannes det to koniske spiralstrømmer bak bilen som i praksis virker som en lang strømlinjeformet dråpespiss som faktisk reduserer luftmotstanden omtrent slik en skikkelig lang dråpeformhekk ville gjort.

 

Det var tyskeren Wunnibald Kamm som oppdaget dette fenomenet på 30-tallet, og slike tvert avhugne hekker kalles derfor ofte for Kamm-hekk (eller kammback). VW Golf og tilsvarende biler bruker kammhekkprinsippet, og dette prinsippet innebærer også at ofte så har stasjonsvognutgaven lavere cw-verdi enn sedanen (Volvo kjørte jo faktisk stasjonsvogner i touringracing i noen år, netopp på grunn av dette, selv om de selv påstod at det kun var et markedsføringstriks).

http://en.wikipedia.org/wiki/Kammback

 

En ulempe med tidligere tiders strømlinjebiler er at den strømlinjede hekken ble avsluttet relativt bratt skrånende mot bakken. Dette fører til løft, som på en flyvinge. Saab 92 er målt i moderne vindtuneller og da løftet faktisk bakhjulene seg fra bakken i hastigheter over 160 km/t. Heldigvis hadde ikke Saab 92 såpass høy toppfart. Den opprinnelige utgaven av Lamborghini Countach hadde en toppfart på over 300 km/t uten hekkvinge, men i praksis ble hekken så ustabil opp mot 300 km/t at ingen turde å kjøre over 300 km/t. Med hekkvinge stabiliserte bilen seg, men toppfarten sank til under 300 km/t. Førsteutgaven av Audi TT fikk også hekkspoiler etter at flere hadde opplevt stygge utforkjøringer rundt toppfart på Autobahn.

 

Dette gjør at dagens biler ikke kun blir utformet for lav luftmotstand, men også for minimalt løft. De bilene som har størst negativt løft presses faktisk mot underlaget når det går fort. Formel 1-biler kan kjøres trygt oppned i taket i hastigheter over 200 km/t. De har en cw-verdi på rundt 0,5 som er svært høyt, men så har de heller ikke noe særlig frontareal å snakke om, så med 700 hester å skyve fra med så går det lett 350 km/t på lengste rettstrekkene (som likevel er svært mye kortere enn der Bugatti Veyron såvidt klarer å presse seg over 350 km/t) og F1-bilene tar vanligvis svingene i hastigheter godt over 150 km/t (opptil 4G i sideveiskrefter blir målt i F1-biler, de beste supersportsbilene kan vise til maks 1,5 i sideveis G).

 

Men summa summarum, en langstrakt dråpeform med ruglete overflate og eventuelt avsluttet av en Kamm-hekk er så nært man kan komme den perfekte strømlinjeformen.

Endret 8. juni 2010 av SeaLion

[Fjonisen]

Men også hvordan luftstrømmen følger overflaten spiller inn på cw-verdien. Glatte baller får et rom med undertrykk bak ballen, denne undertrykklommen bremser ballen. Golfballer har groper i overflaten som danner små virvler langs overflaten som igjen gjør at undertrykkslommen bak ballen minimeres. Dette gir en lavere cw-verdi.

Mythbusters testet dette. De laget "golfball-aktige" fordypninger på en bil og fikk noen ganske interessante resultater!

 

Sjekk klippet her

[bearman89]

Jeg vil tro man får minst luftmotstand dersom tverrsnittsarealet er minst mulig. I tillegg til dette vil vel både spiss "start" og "slutt" gjøre at luften presses til side på en mer effektiv måte.

 

Et nål-liknende objekt kanskje? Med spiss i begge ender.

[SeaLion]

Et nål-liknende objekt kanskje? Med spiss i begge ender.

Det er nok korrekt, hvis man har en mulighet til å styre objektet i forhold il luftstrømmen. Hurtige jagerfly er utformet slik du nevner, selv vingeprofilen på slike fly har en relativt skarp forkant. De fleste av de moderne er imidlertid såpass lite retningsstabile at hvis styredatamaskinen ombord svikter så er disse flyene helt umulig å styre manuelt og piloten må skyte seg ut og la flyet krasje.

 

Slipper man et slikt nålobjekt fra stor nok høyde uten styring vil det vri seg til vannrett stilling og dermed ligge i en posisjon i forhold til luftstrømmen som gir et stort frontareal og ugunstig aerodynamisk form.

 

En klassisk dråpeform, med buttere, videre front vil gi en tyngre front og en lettere hekk og dette vil rette inn objektet i forhold til luftstrømmen.

[M98kF1]

Ett nålformet objekt vil når det blir "langt nok" få høyere motstand på grunn av friksjon mot sideoverflaten. (henger du 100m fiskesene etter båten er det betydelig motstand, selv om tverrsvittsarealet er forvinnende lite)

 

Motstanden kan veldig grovt deles opp i to: en friksjonsmotstand og strømingsmotstand. Friksjonsmotstanden er rimelig proporsjonal med overflateareal mens strømningsmotstanden er langt mer komplisert med hovedprinsippet at man skal flytte på minst mulig fluid (f.eks luft). Så om strømingsmotstanden optimaliseres i en slags nål, vil friksjonsmotstanden optimaliseres i en kule. Hvilket fluid du arbeider i og hvilke hastigheter du forventer avgjør hvor stor vekt de to får. (veldig forenklet)

Endret 9. juni 2010 av M98kF1

[DrHawkins]

Sjekk dette bildet

 

Så sjekk ut denne nettsida

 

fant ikke den sida jeg ivlle finne men disse forklarer det og veldig bra

[DrHawkins]

ooops. noe sprøtt som skjedde her nå så det blei slik

Endret 9. juni 2010 av DrHawkins

[DrHawkins]

ooops. noe sprøtt som skjedde her nå så det blei slik

 

mods kan slette disse 2 ekstra innleggene

Endret 9. juni 2010 av DrHawkins

[BeFs]

Jeg blir stadig imponert over nivået enkelte her på forumet holder!