Luchtweerstand en koeling / opwarming
Maarten stelde deze vraag op 08 juli 2023 om 07:04.Laatst reed ik in een auto waarvan de airco het niet deed. Het was +30ºC buiten dus had ik mijn raam open en hing met mijn arm eruit. Toen ik enige tijd rond de 80 kilometer per uur had gereden viel het mij op dat mijn arm erg koud werd. Wat op zich logisch is want het was niet warmer buiten dan mijn lichaamstemperatuur, dus vindt er altijd koeling plaats en hoe meer luchtstroming er is (hoe harder je rijdt) hoe meer je arm afkoelt. Maar toen bedacht ik mij dat een ruimtecapsule die naar de aarde terugkeert een hitteschild heeft omdat door de luchtweerstand het ding heet wordt. En nu vraag ik mij af: hoe hard zou ik moeten rijden voor mijn arm niet meer zou afkoelen maar juist warmer wordt door de luchtweerstand. ( er vanuit gaande dat luchtdruk en luchttemperatuur buiten constant is)
Reacties
Op die vraag is niet zomaar een antwoord te geven. Warmer worden of afkoelen is, toch zeker bij zoiets biologisch als een mensenarm, een kwestie van een optelsom van vele processen/factoren
Zou je zelf al eens een aantal van die processen/factoren op een rijtje kunnen zetten?
Groet, Jan
is de re-entry snelheid ca 36 000 ft/s (= 10,8 km/s) en dat is een heel verschil met 80 km/h (22 m/s)
Waar aanvankelijk zweet door wind wordt afgevoerd en de arm in tact gelaten, is bij re-entry snelheden de luchtpassage zo groot dat de wrijving en warmte daardoor toenemen en je arm allang verbranden zou.
Het ging er mij om dat er een snelheid moet zijn waarbij de luchtwrijving zo hoog is dat het object waar de lucht langsstroomt warm wordt, ik snap dat er veel factoren zijn maar als je er een aantal (zoals interne temp, aerodynamische vorm en oppervlakte, luchtdruk en temperatuur van de lucht) buiten beschouwing laat of als constante neemt moet het toch uit te rekenen zijn. Bovendien moet ik opmerken dat ik verre van wiskundig ben aangelegd.
ik snap wel dat om dit uit te rekenen je bijvoorbeeld de luchtweerstandscoëfficiënt nodig hebt van een object of stof en dat de opp. daarbij een rol speelt.
Ik heb ergens op internet het volgende gevonden:
de Luchtweerstandcoëfficiënt van een moderne auto (Cw) is gegeven 0,30 en Opp (A) is 1,8 maakt A·Cw [m2] = 0,54
verder heb ik iets kunnen vinden over de luchtwrijvingskracht waarbij de volgende formule wordt gebruikt:
Fw,l = ½·cw·ρ·A·v2
waarbij ρ de luchtdichtheid is en A het frontaal opp. En v de snelheid.
maar om dichter bij een antwoord te komen heb ik nog veel meer nodig en ik vermoed dat het geen eenvoudige formule is maar meer een opstapeling van formules....
Maar met de wrijvingskracht alleen ben je er nog niet. Het totale vermogen is het voorwaartse vermogen (vallen door zwaartekracht Fg vy) en het daarvan afgesnoepte vermogen door wrijving (Fv langs de baan) met wisselend grote krachten F en snelheden v.
