Otpor i nastajanje otpora zraka

Otpor zraka je sila koja se pojavljuje pri gibanju tijela kroz zrak i pritom ima smjer koji je suprotan smjeru gibanja tjela. Giba li se neko tijelo kroz zrak, čestice zraka obilaziti će tijelo. Put koji pri tom čini čestica zraka zove se strujnica. Oblik strujnica ovisi o obliku tijela, pa strujnice imaju najpravilniji oblik kod tijela sličnog ribi odnosno kaplji kiše. Međutim, strujnice kod tijela oblika polukugle ili velike kugle imaju sasvim drugi oblik. Iza tijela nastaju vrtlozi, a strujnice više nisu simetrične. Na prednjoj strani tijela nastaje nadtlak (tlak veći od atmosferskog tlaka), a na stražnjoj podtlak zbog čega se čestice gibau nastojeći izjednačiti tlakove te se stvaraju vrtlozi. Zbog toga se tijelu stvara otpor pri gibanju kroz zrak. Naročito veliki vrtlozi nastaju pri gibanju ravne ploče koja se kreće smjerom okomitim na plohu. Otpor je pritom okomit na ploču i djeluje u njezinom središtu.

Aerodinamička sila otpora je sila koja djeluje suprotno od smjera kretanja nekog krutog tijela. Tijela imaju manju silu otpora što je manja površina okomita na smjer gibanja i što im je manja brzina gibanja.

Otpor tijela koji se kreće kroz zrak ovisi o:

• gustoći zraka kroz koje se tijelo giba,
• obliku tijela, njegovoj veličini, položaju u struji zraka i glatkoći površina,
• površini presjeka tijela na najdebljem mjestu, okomito na pravac gibanja,
• brzini gibanja tijela kroz zrak.

Ukupni otpor kod padobrana čine uglavnom tri vrste otpora:

Otpor oblika aeroprofila (krila) nastaje na dijelu koji daje uzgon, dakle na kupoli. Taj otpor se povećava s povećanjem napadnog kuta, a izražen je formulom:

Fx = Cx ρ V^2 A / 2

• Cx - koeficijent otpora koji ovisi o obliku
• ρ - gustoća zraka
• V^2 - kvadrat brzine
• A - projicirana površina krila

Inducirani otpor nastaje na krajevima krila padobrana zbog nastojanja zraka da izjednači pritisak na donjoj i gornjoj strani krila. Zrak s donje strane prelazi na gornju i zbog toga nastaju vrtlozi. Prilikom povećanja napadnog kuta, razlika tlaka na gornjaci i na donjaci još više dolazi do izražaja tako da je vrtložno strujanje izraženije, a time je i inducirani otpor veći. Zbog toga na krajevima krila nastaje vrlo malo uzgona, povećanjem vitkosti krila, povećavamo srednji dio krila na kojem nastaje većina uzgona, istovremeno smanjujemo utjecaj induciranog otpora.

Otpor svih ostalih oblika ukljućuje otpor tijela padobranca, opreme, kombinezona i konopaca padobrana.