Sürükleme kuvveti

Otoyolda hızını 100'den 130 km/h'e çıkardığında yakıt tüketiminin belirgin şekilde artmasının ana nedeni sürükleme kuvvetidir. Araç, önündeki havayı itmek ve arkasında oluşan girdapları sürüklemek için enerji harcar. Bu direnç hızla birlikte doğrusal değil, karesel olarak büyür.

Formül

F = ½ × ρ × v² × Cd × A

• ρ: Akışkan yoğunluğu (deniz seviyesinde hava ≈ 1,225 kg/m³)
• v: Cismin akışkana göre hızı
• Cd: Sürükleme katsayısı; şekle bağlıdır
• A: Hareket yönüne dik ön kesit alanı

Araç örneği

Cd = 0,30 ve ön alanı 2,2 m² olan bir otomobil 100 km/h (27,8 m/s) hızla gidiyor. F = 0,5 × 1,225 × 27,8² × 0,30 × 2,2 ≈ 312 N bulunur. Bu kuvveti yenmek için gereken güç P = F × v ≈ 8,7 kW'tır. Hız 130 km/h'e çıkınca kuvvet 1,3² = 1,69 katına (≈ 527 N), güç ise 1,3³ ≈ 2,2 katına (≈ 19 kW) yükselir. Güç hızın küpüyle arttığı için yüksek hızda küçük artışlar büyük enerji farkı yaratır. Kendi değerlerinle hesap için sürükleme kuvveti hesaplama aracını kullanabilirsin.

Tipik sürükleme katsayıları

• Damla biçimli gövde: ≈ 0,04
• Modern binek otomobil: ≈ 0,25–0,35
• Küre: ≈ 0,47
• Dik duran bisikletçi: ≈ 0,9 ve üzeri

Stokes bölgesinden farkı

Çok küçük parçacıklar ve çok düşük hızlarda akış laminer kalır ve direnç hızla doğrusal artar; bu durumda Stokes yasası kullanılır. Günlük hızlardaki araçlar, sporcular ve düşen cisimler için ise yukarıdaki karesel formül geçerlidir. Sürükleme ağırlığa eşitlendiğinde düşen cisim limit hıza ulaşır.

Dikkat edilecek noktalar

Rüzgârlı havada v, aracın yere göre değil havaya göre hızıdır; karşıdan esen rüzgâr direnci artırır. Yüksek irtifada hava yoğunluğu düştüğü için sürükleme azalır. Yakıt etkisini somut görmek istersen hızına göre yakıt tüketimi hesabına da bakabilirsin.