ما هي حاسبة قوة السحب؟
تحسب هذه الأداة قوة السحب الديناميكية الهوائية (أو المائية) المؤثرة على جسم يتحرك خلال مائع مثل الهواء أو الماء. قوة السحب هي القوة المقاومة التي تعاكس الحركة، وتتزايد مع مربع السرعة — ولهذا فإن مضاعفة سرعتك تضاعف قوة السحب التي يجب التغلب عليها نحو أربع مرات تقريبًا. الحاسبة عامة ولا ترتبط بنظام وحدات بعينه، شرط أن تستخدم وحدات النظام الدولي (SI)، وهي تعطي القوة بوحدة النيوتن.
كيفية الاستخدام
أدخل أربع قيم: كثافة المائع \(\rho\) (نحو 1.225 كجم/م³ للهواء عند مستوى سطح البحر، و1000 كجم/م³ للماء)، والسرعة النسبية \(v\) بالأمتار في الثانية، ومعامل السحب عديم البُعد \(C_d\) (كرة ≈ 0.47، سيارة انسيابية ≈ 0.3، لوح مسطح ≈ 1.28)، والمساحة المرجعية \(A\) بالأمتار المربعة (وهي عادةً المقطع الأمامي المواجه للحركة). تعرض لك الحاسبة قوة السحب والضغط الديناميكي \(\tfrac{1}{2}\rho v^{2}\).
شرح المعادلة
معادلة السحب هي $$F_d = \frac{1}{2} \cdot \text{Density } \rho \cdot \text{Velocity } v^{2} \cdot \text{Drag Coeff } C_d \cdot \text{Area } A$$ يمثّل الحد \(\tfrac{1}{2}\rho v^{2}\) الضغط الديناميكي للتدفق، بينما يلخّص \(C_d\) مقدار مقاومة شكل الجسم، أما \(A\) فتحدد مقدار المساحة المواجهة للتدفق. وحاصل ضرب هذه العناصر يعطي القوة الكلية بوحدة النيوتن.
مثال محلول
تسير سيارة بسرعة 30 م/ث عبر الهواء (\(\rho = 1.225\) كجم/م³) بمعامل سحب \(C_d = 0.30\) ومساحة أمامية \(A = 2.2\) م². إذًا تكون $$F_d = 0.5 \times 1.225 \times 30^{2} \times 0.30 \times 2.2 = 0.5 \times 1.225 \times 900 \times 0.30 \times 2.2 \approx 363.8 \text{ نيوتن}$$
الأسئلة الشائعة
لماذا تتزايد قوة السحب بهذه السرعة مع زيادة السرعة؟ لأن السرعة مرفوعة للقوة الثانية (مربعة) في المعادلة — فعند السرعات العالية يصبح السحب العامل المهيمن على استهلاك الوقود.
ما كثافة الهواء التي يجب استخدامها؟ الكثافة المعيارية للهواء عند مستوى سطح البحر هي 1.225 كجم/م³، وهي تقل مع زيادة الارتفاع ودرجة الحرارة.
هل هذا هو نفسه السرعة الحدية؟ عند السرعة الحدية تتساوى قوة السحب مع وزن الجسم، لذا تساعدك هذه الحاسبة على التحقق من هذا الاتزان.
