Beschleunigt oder beschleunigt Wind Dinge?

Diese Frage mag seltsam erscheinen, aber mir fällt nichts Besseres ein. Also komme ich gleich zur Sache.

Nehmen wir an, es gibt ein Projektil in der Luft, das nach Osten fliegt und in einem bestimmten Winkel mit einer bestimmten Geschwindigkeit geschossen wird. Dann weht der Wind, sagen wir mal 5 Meter pro Sekunde in die gleiche Richtung wie das Projektil.

Wie wirkt sich der Wind auf das Projektil aus? Wird es jede Sekunde, die es in der Luft bleibt, um 5 Meter pro Sekunde beschleunigen, oder wird die Geschwindigkeit die ganze Zeit über nur um 5 Meter pro Sekunde zunehmen? Und was ist, wenn der Wind genau in die entgegengesetzte Richtung weht? Wird es negative Auswirkungen haben? Sollte ich auch den Luftwiderstand des Objekts, die Masse, die Endgeschwindigkeit oder andere Dinge berücksichtigen, die ich übersehen habe?

Ich habe nichts dagegen, wenn Sie Formeln geben. Es würde auch helfen. Aber ich wollte einfach nur wissen, weil ich nicht wirklich mit physikalischen Begriffen zurechtkomme, die Auswirkungen eines wehenden Windes auf eine Projektilbewegung.

Vielen Dank im Voraus und Entschuldigung, wenn ich bei diesem Beitrag Fehler oder Missverständnisse gemacht habe oder wenn ich die falschen Tags verwendet habe. Fühlen Sie sich frei, es zu bearbeiten.

Nochmals vielen Dank,
Vincent :)

Um diese langen Antworten zu umgehen (die Ihre Anfrage zu ignorieren scheinen): Wind ist eine Kraft (Partikel bombardieren Ihr Objekt) und beschleunigt daher (nach Newtons Gesetz) Dinge.
@Chris: Nein. Wind ist keine Kraft. Es ist nur eine sich bewegende Luftmasse.
Offensichtlich induziert der gemeinte Wind eine Kraft
@Chris, also beschleunigt es die Dinge wirklich?
Und sollte ich Wind als Beschleunigung auf der x-Achse betrachten, genau wie die Schwerkraft auf der y-Achse? Oder habe ich da was falsch verstanden?
Uhhhh, es kommt aus der Richtung, in die es weht. Wenn Sie dieses Zeug wirklich lernen wollen, rate ich Ihnen, ein Buch über die Newtonsche Mechanik herauszunehmen.
Ähm, es bläst in der x-Achse ...

Antworten (3)

Der Widerstand des Projektils wird durch seine Geschwindigkeit relativ zur Luft um es herum bestimmt. Bei hohen Geschwindigkeiten entspricht der Luftwiderstand ungefähr dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit, sodass er sich ziemlich schnell mit der Geschwindigkeit ändert.

Wenn es also keinen Wind gibt, ist der Luftwiderstand proportional zum Quadrat der Projektilgeschwindigkeit.

Bei 5 m/s Wind in Fahrtrichtung ist der Luftwiderstand proportional zu ( v − 5 ) 2 es ist also niedriger und das Projektil fliegt weiter.

Bei 5 m/s Wind entgegen der Fahrtrichtung ist der Luftwiderstand proportional zu ( v + 5 ) 2 es ist also höher und das Projektil legt eine geringere Entfernung zurück.

Antwort auf Kommentar : An der Grundidee des Luftwiderstands ist nichts furchtbar Kompliziertes. Wenn Sie schon einmal Fahrrad gefahren sind, wissen Sie, dass es viel einfacher ist, mit dem Wind im Rücken zu fahren, als gegen den Wind zu fahren. Das Problem ist, dass die Luftbewegung bei hohen Geschwindigkeiten turbulent ist und die Turbulenzen es unmöglich machen, den Luftwiderstand genau zu berechnen. Auf die Gefahr hin, auf eine Tangente zu geraten, wird die Luftbewegung durch die Navier-Stokes-Gleichungen beschrieben, und für turbulente Bewegungen sind diese sogar mit einem Supercomputer äußerst schwierig zu lösen. Tatsächlich gibt es einen Preis von einer Million Dollar für jeden, der einen Weg findet, die Navier-Stokes-Gleichungen zu lösen.

Da es unmöglich ist, den Luftwiderstand genau zu berechnen, haben Physiker durch Experimente Näherungsformeln gefunden, dh den Luftwiderstand als Funktion der Geschwindigkeit gemessen. Sie könnten genau dasselbe tun, indem Sie Ihr Fahrrad mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fahren.

Durch die Durchführung der Experimente und die Einbeziehung einiger grundlegender physikalischer Konzepte sind die Physiker auf die von Pygmalion erwähnte Gleichung für den Luftwiderstand gekommen :

F D = 1 2 ρ v 2 C D A

Diese Gleichung ist nützlich, um sie in Computer einzustecken, damit wir den Luftwiderstand berechnen können, aber Sie müssen bedenken, dass es nur ungefähr ist.

Die Berechnung von Trajektorien inklusive Luftwiderstand kann im Allgemeinen nur mit numerischen Methoden erfolgen, da es keine analytischen Lösungen gibt. Siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Trajectory_of_a_projectile#Trajectory_of_a_projectile_with_air_resistance für einige Informationen dazu.

Das ist etwas verwirrend. Etwas ausarbeiten. Ich weiß, dass der Luftwiderstand bei Vektoren genau entgegengesetzt zur Kraft ist. Aber könnten Sie ein wenig erklären, dass der Luftwiderstand proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist? Ich habe einiges darüber gelesen, kann es aber nicht ganz verstehen. Es gab immer diese Formeln, die ich nur in der Analysis gesehen habe, was wirklich verwirrend ist. Könntest du es einfacher machen?
@jarenz Die Widerstandskraft ist der Relativgeschwindigkeit und nicht der Kraft entgegengesetzt ... Und die Formel für die Widerstandskraft ist empirisch, es ist nur das Verhalten der Natur und wir haben keinen Einfluss auf ihre Form.
@Pygmalion Tut mir leid. Es ist einfach alles durcheinander. Kann die Bedingungen nicht richtig verstehen. Also bitte, eine letzte Sache, wo oder wie soll ich das (v+5)^2 verwenden? Entschuldigen Sie die Umstände. :|
@jarenz Ich fürchte, ich müsste den Kontext Ihres Problems kennen, um das zu beantworten.
@jarenz: Ich habe meinen Beitrag bearbeitet, um auf deinen Kommentar zu antworten
@JohnRennie Danke dafür. Ich habe einige der Links gelesen, die Sie bereitgestellt haben. Aber ich werde es noch einmal versuchen und vielleicht etwas davon bekommen.
@Pygmalion Die Wahrheit ist, ich plane, Projektilbewegungen mit Eingaben wie auf das Objekt induzierte Kraft, Masse des Objekts und Winkel zu simulieren. Ich plane auch, einige zufällige Luftströme hinzuzufügen, die horizontal, links oder rechts wehen. Mein Problem ist, wie sich das Projektil in der Luft verhalten wird, wenn der Wind sie weht. Das ist also im Grunde das ganze Szenario. Hoffentlich habe ich nichts verpasst. :)

Luft beeinflusst das Projektil durch die Widerstandskraft, die ist

F D = 1 2 ρ v 2 C D A .

Hier ρ ist die Luftdichte, C D ist der Luftwiderstandsbeiwert, A ist die Querschnittsfläche des Projektils und am wichtigsten v ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Luft und Projektil.

Woher kommt also die Windgeschwindigkeit? v → A kommen in die Gleichung? In einem bestimmten Moment ist die Geschwindigkeit des Projektils relativ zum Boden v → ' und die Geschwindigkeit der Luft relativ zum Boden ist nichts als die Windgeschwindigkeit v → A , So v → = v → ' − v → A . Um Antworten auf Ihre Fragen zu finden, müssen Sie also zu jedem beliebigen Zeitpunkt Vektoren der Windgeschwindigkeit und der Projektilgeschwindigkeit addieren.

Wenn ich also sowohl x- als auch y-Vektoren des Windes und der Geschwindigkeit des Projektils erhalte, sollte ich sie einfach basierend auf der Richtung von einer kartesischen Koordinate addieren oder subtrahieren? Ist das richtig?
@jarenz Sie sollten sie auf jeden Fall subtrahieren , da Sie nach der Relativgeschwindigkeit suchen , dh der Luftgeschwindigkeit, die das Projektil "fühlt", dh wenn v → ' = v X ' ich → + v j ' J → Und v → A = v A X ich → + v A j J → , Dann v → = ( v X ' − v A X ) ich → + ( v j ' − v A j ) J →
@jarenz Probleme mit Widerstandskräften sind im Allgemeinen nicht analytisch lösbar. Daher soll in grundlegenden Problemen die Widerstandskraft vernachlässigbar sein, aber die Windgeschwindigkeit muss zur "eigenen" Geschwindigkeit des Objekts addiert werden.
Ich sollte mich also nicht mit Luftwiderstand beschäftigen, weil ich es nur ein bisschen realitätsnah simulieren wollte.
@jarenz Wenn Sie eine einfache Simulation durchführen möchten, ignorieren Sie Drag. Wenn Sie Drag einbeziehen, müssen Sie numerische Lösungen finden, was überhaupt nicht einfach ist (Sie sollten ein Programm schreiben).
Nun, ich werde sowieso von Grund auf neu programmieren, also macht es mir überhaupt nichts aus. :)

Es macht dasselbe, als ob es keinen Wind gäbe, aber das Geschütz (das nach Osten schießt) sich mit 5 m/s nach Westen bewegt, wenn es schießt.

Beschleunigt oder beschleunigt Wind Dinge?
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