Siła naporu wiatru na parasol – dynamika – zadanie 54

Cześć Wam i teraz zrobimy zadanie z dynamiki z elementami aerodynamiki, które brzmi:

ILE RAZY OPÓR POWIETRZA (SIŁA NAPORU WIATRU) PARASOLA JEST WIĘKSZY NIŻ W PRZYPADKU ODWRÓCONEGO PARASOLA

silanaporuwiatru1 1024x389 - Siła naporu wiatru na parasol - dynamika - zadanie 54

Tak prostymi słowami, to zdarzyło Ci się, że przy porywistym wietrze parasol wywinął się w górę i o tę sytuację tutaj chodzi.

Przypomnijmy sobie jak się liczyło siłę oporu powietrza:

Prędkość spadania spadochroniarza – zadanie 50

Fop = ρ*V²/2 * A * Cx

gdzie:
ρ*V²/2 – ciśnienie dynamiczne
ρ=1,226kg/m3 – gęstość powietrza
V – prędkość wiatru
A – powierzchnia rzutu parasola
Cx – przybliżony współczynnik oporu powietrza czaszy parasola

Powierzchnia rzutu parasola to zwyczajnie powierzchnia koła o średnicy parasola. Można przyjąć średnicę parasola na :

D = 0,97 m

czyli powierzchnia rzutu wyniesie:

A = π/4 * D² = π/4 * 0,97² = 0,74m2

Współczynnik oporu powietrza czaszy parasola wynosi około:

Cx = 1,42

Dla porównania taki sam współczynnik dla parasola wywiniętego do góry:

Cx2 = 0,34

Teraz obliczymy siłę naporu na parasol dla wiatru (określanego jako silny) o prędkości

V = 49km/h = 13,6 m/s:

i jest to sytuacja, gdy podmuch próbuje wyrwać parasol z ręki,  w rezultacie przechyla go na bok i wieje wzdłuż uchwytu:

silanaporuwiatru2 - Siła naporu wiatru na parasol - dynamika - zadanie 54

Fop = ρ*V²/2 * A * Cx =
= 1,226kg/m3 *13,6² / 2 * 0,74m2 * 1,42 = 119N

czyli jest to już odczuwalna siła dla człowieka trzymającego parasol, pod warunkiem że parasol to wytrzyma i jego druciana konstrukcja nie ulegnie dewastacji.

Dla porównania obliczymy siłę naporu na parasol w pozycji odwiniętej do góry i w tym samym położeniu – i tutaj różny będzie jedynie współczynnik oporu powietrza wynikający z innego (odwrotnego) kształtu:

silanaporuwiatru3 - Siła naporu wiatru na parasol - dynamika - zadanie 54

Fop = ρ*V²/2 * A * Cx =
= 1,226kg/m3 *13,6² / 2 * 0,74m2 * 0,34 = 28N

Jak widać różnica jest ponad czterokrotna i dlatego wywinięty parasol jest łatwiej utrzymać na wietrze.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *