Kaj je zračna odpornost?

Zračni upor, imenovan tudi upor vetra, je upočasnjevalni učinek, ki ga zrak ustvari na telesu, ko se premika skozi ozračje. Predmeti ali ljudje v prostem padu bodo na primer ugotovili, da se spuščanje upočasni po zraku. Prav tako je dejavnik pri gibanju letala ali katerega koli vozila, ki se premika z veliko hitrostjo. Ta odpornost ima številne druge učinke, nekatere od njih je lahko opaziti.

Človeštvo je že od nekdaj lahko opazovalo učinke zračnega upora, vendar so bili vpleteni fizični dejavniki razumljeni šele v 17. stoletju. Galileo, ki je poskušal razumeti načelo gravitacije, je s poskusi preveril Aristotelovo tezo, da težji predmeti padajo hitreje kot lažji. Znal je dokazati, da to ni res; gravitacijska sila deluje na vsak predmet na enak način. Ugotovil je, da so lažji predmeti upočasnjeni zaradi upora iz zraka, težji predmeti pa so imeli dovolj teže, da bi preprečili ta dejavnik.

Zračni upor nastane zaradi trka trdnega predmeta z molekulami plina v atmosferi. Večje kot je število molekul zraka, večji je upor. V praksi to pomeni, da predmet s širšo površino naleti na večji upor. Hitrejši predmet ima tudi večji zračni upor, ker v določenem časovnem obdobju pride v stik z več molekulami zraka. Ko je upor predmeta pri prostem padcu enak gravitaciji na predmet, se ta ne pospešuje več. To se imenuje končna hitrost in se razlikuje glede na dejavnike, kot so teža, površina in hitrost.

Učinek je mogoče opazovati ob opazovanju padalcev v akciji. Preden aktivira padalo, padalka pade s končno hitrostjo, navidezno jo drži zrak. Če potegne svoje okončine in usmeri svoje telo navzdol, se bo njena hitrost povečala, ko se bo upor zmanjšal. S postavitvijo telesa vzporedno s tlemi in razširitvijo rok in nog lahko upočasni spust. Ko odpre padalo, se bo upor zraka povečal in jo še dodatno upočasnil. Končna hitrost odprtega padala je dovolj nizka, da bo udarilo ob tla s hitrostjo, ki jo je mogoče preživeti.

Letala so zasnovana za premagovanje zračnega upora, ki se na področju aerodinamike imenuje upor. Poenostavljena zasnova večine reaktivnih letal in raket jim omogoča prehod skozi ozračje z najmanjšim možnim uporom. Avtomobili in vlaki uporabljajo tudi poenostavljene oblike v manjši meri za isti namen. Zračni upor ni tako pomembna ovira za kopenska vozila kot za letala, razen če so zasnovani za potovanja pri visokih hitrostih. Poltovornjaki imajo včasih ukrivljene strehe, da zmanjšajo upor v prostoru med tovornjakom in prikolico, kar lahko negativno vpliva na porabo goriva.