## 2.2 Luchtweerstand

De luchtweerstand is de weerstand die een voorwerp ondervindt als het zich voortbeweegt door de lucht; de lucht moet immers verplaatst worden en dit kost energie. We kunnen de luchtweerstandskracht FW van een voorwerp berekenen met de volgende formule:

De luchtweerstandscoëfficiënt is een maat voor de hydrodynamische eigenschappen van het voorwerp, ofwel hoe gestroomlijnd het voorwerp is. Typische waarden voor de luchtweerstandscoëfficiënten CL van auto’s zijn 0,4 voor een auto met een matige stroomlijn en 0,3 voor een auto met een goede stroomlijn.

Enkele voorbeelden worden gegeven in Figuur 2.1. De luchtweerstandscoëfficiënten van treinen en bussen zijn vaak hoger (0,7-0,8), door een meer vierkante vorm.

Om een idee te krijgen van typische luchtweerstandskrachten nemen we weer de Ford Focus uit het vorige voorbeeld. Voor deze auto is CL gelijk aan 0,324, en zijn frontaal oppervlak A is 2,26 m2. De luchtdichtheid is 1,293 kg/m3. Voor een snelheid van 20 km/h, ofwel 5,6 m/s, volgt dan uit de vergelijking een luchtweerstand van 15 N. Dit is klein vergeleken met de rolweerstand van 121 N. Nemen we nu een snelheid van 100 km/h, dan is de luchtweerstand 365 N. Bij deze snelheid is de luchtweerstand dus belangrijker dan de rolweerstand!

Figuur 2.2 laat een grafiek zien voor de luchtweerstand, de rolweerstand en de totale weerstand ( FW = FR + FL ) als functie van de snelheid.

Op een bewegend vervoermiddel werken twee soort weerstandkrachten, namelijk rolweerstand en luchtweerstand. De rolweerstand is onafhankelijk van de snelheid van het vervoermiddel en de luchtweerstand die groter voor naar mate de snelheid groter wordt.

Vragen

4. Bereken de luchtweerstand voor een auto met een massa van 1050 kg en een het frontale oppervlak van 1,9 m2 bij een snelheid van 70 km/h. De luchtweerstandscoëfficiënt CL is 0,35.

5. Toon aan met behulp van een eenhedenanalyse, dat CL dimensieloos is.

6. In Figuur 2.2 zie je dat voor een bepaalde snelheid de luchtweerstand groter wordt dan de rolweerstand. Bereken met behulp van de gegevens uit Figuur 2.2 en de vergelijkingen voor de rolweerstand en de luchtweerstand de exacte snelheid waarbij dit gebeurt.