Introdução
Galileu descobriu a resistência aerodinâmica. Assim como que com outras forças aerodinâmicas, se utilizam coeficientes aerodinâmicos que representam a efetividade da forma de um corpo para o deslocamento através do ar. Seu coeficiente associado é conhecido popularmente como coeficiente de penetração, coeficiente de resistência ou coeficiente aerodinâmico, sendo esta última denominação especialmente incorreta já que existem várias forças aerodinâmicas, com seus respectivos coeficientes aerodinâmicos, e cada um deles tem um significado diferente.
A forma na qual se estuda a resistência aerodinâmica apresenta algumas particularidades segundo o campo de aplicação.
Em aeronáutica
A resistência total de um avião em vôo pode ser decomposta nas seguintes resistências:
Resistência parasita
Denomina-se assim toda resistência que não é função da sustentação. É a resistência que se gera por todas as pequenas partes não aerodinâmicas de um objeto. É composta, por sua vez, por:
- Resistência de perfil: A resistência de um perfil alar pode ser decomposta por sua vez em outras duas:
- Resistência de pressão: Devida à forma do corpo.
- Resistência de fricção: Devida à viscosidade do fluido.
- Resistência adicional: É a resistência provocada pelos componentes de um avião que não produzem sustentação, como por exemplo a fuselagem ou as carenagens dos motores.
- Resistencia de interferência: Cada elemento exterior de um avião em vôo possui sua camada limite, mas por sua proximidade estas podem chegar a interferir entre si, o que conduz à aparição desta resistência.
Resistência induzida
Se é considerada uma asa de envergadura finita, devido a uns turbilhões que aparecem nos extremos da asa pela diferença de pressões entre o extradorso e o intradorso, surge a chamada resistência induzida. Esta resistência é função da sustentação e disto advém que é também função do ângulo de ataque, de tal maneira que maior sustentação (e portanto, maior ângulo de ataque) implica maior resistência induzida. É a resistência produzida como resultado da produção de sustentação. Altos ângulos de ataque, que produzem mais sustentação, produzen alta resistência induzida. É, em outras palavras, a resistência pelo peso. Pode ser dito de certo modo que romper a inércia é parte disto. A resistência induzida é uma das forças aerodinâmicas opostas à sustentação.
Fórmula da resistência induzida:

Onde (descrição da variável e unidades no Sistema Internacional de Unidades):
- Resistência induzida (em newtons).
- Sustentação (newtons).
- Densidade do fluido (kg m-3).
- Envergadura (m).
- Velocidade m( s-1).
- Fator de eficiência que depende da forma em projeção da asa (adimensional).
Coeficiente da resistência induzida:

Onde (além das variáveis descritas na equação anterior):
- Coeficiente de sustentação.
- Largura da asa.
Resistência total
A fórmula da resistência aerodinâmica total criada por um avião em vôo é:

Onde:
- Resistência. Se utiliza a letra "D" pelo termo em inglês drag (arraste).
- Densidade do fluido.
- Velocidade.
- Superfície alar em projeção (área da superfície onde se forma a resistência).
- Coeficiente aerodinâmico de resistência.
- Este termo se denomina pressão dinâmica.
Portanto, a fórmula do coeficiente aerodinâmico de resistência é:

Assim, a resistência aerodinâmica total é a soma da resistência parasita e a induzida, pelo que:

Em automobilismo

Ver artigo principal:
Aerodinâmica automotiva
A fórmula da resistência aerodinâmica total criada por um automóvel em movimento é idêntica à utilizada em aeronáutica.
A utilização do coeficiente é muito mais cômoda que a utilização de forças.
Fatores que afetam a aerodinâmica de um carro
- As formas suaves (para-choque, retrovisores, faróis,...) podem melhorar a aerodinâmica. Ainda que, um final do teto ou do porta-malas em ângulo e dirigido para baixo (como nos modelos Audi A2, Citroën C4, Primer Astra e Irisar PB), seja melhor um final de teto ou porta-malas arredondado(Megane Classic e Clío sedan).
- As partes baixas carenadas são uma solução pouco utilizada, mas eficiente. Além disso, podem ser utilizadas para fazer o carro mais estável, com muito pouca penalização na resistência.(Renault Clío Sport 2006)
- A quantidade de superfície que se enfrenta ao vento é junto com o coeficiente aerodinâmico os dois fatores que determinam a resistência aerodinâmica final.
Aerodinámica enganosa
O que um veículo seja mais ou menos aerodinâmico depende mais de detalhes tais como a inclinação dos parabrisas que de formas espetaculares ( Citröen CX, Lamborghini Countach ).
- Dois exemplos:
Renault 12 Sedan. As "linhas em flecha" deste veículo, com o
capot ascendente e o porta-malas descendente, parecia muito aerodinâmica e "avançada". Uma das críticas que recebía este
sedan era seu escasso porta-malas para o comprimento do veículo, fruto da linha descendente. * No obstante, o Renault 12 familiar, com uma capacidade de carga muito superior, era curiosamente mais aerodinâmico que o Sedan.
Lamborghini Countach lançado em 1974. Sua forma agressiva possui um coeficiente aerodinâmico de 0,42 - isto foi pensado para que o vento empurasse o veículo para baixo (
sustentação negativa), obtendo maior tração a altas velocidades. Neste caso, o de um automóvel superesportivo, a força do vento se utiliza para dar estabilidade e agarre nas manobras.
Obviamente, como a resistência aerodinámica se reflete em uma força que se opõe ao movimento e que pode estimar-se a partir dos coeficientes anteriores, também existirá um gasto energético adicional necessário para vencer esta resistência, que usualmente se quantifica como uma potência, caso no qual nos resulta de utilidade a seguinte fórmula:

Por tanto, se conhecemos os dados aerodinâmicos de um corpo também podemos calcular a potência necessária para mov~e-lo por um fluido a certa velocidade, tal como se mostra no seguinte exemplo:
- Dados:
- Veículo considerado: Audi A3 (Segunda geração, 2003-presente)
- Superfície frontal:
(dado oficial)
- Coeficiente de penetração :
(dado oficial)
- Densidade do ar:
(densidade a 0 metros segundo) International Standard Atmosphere (ISA)
- Velocidade:

- Cálculo:

No entanto, não devemos esquecer que este não é a potência total necessária, já que na realidade no movimento propulsionado de um carro, além da resistência aerodonâmica existem outras resistências, como por exemplo o atrito com o solo, assim como as perdas mecânicas.
Exemplos de coeficientes aerodinâmicos de carros
Corpo |
Superficie frontal ( ) |
 |
( )
|
Opel Insignia (2009) |
|
0,27 |
|
Audi A3 (2003) |
2,13 |
0,32 |
0,68
|
Audi A6 (1997) |
|
0,28 |
|
Opel Kadett (1989) |
|
0,38 |
|
BMW Serie 1 (2004) |
2,09 |
0,31 |
0,65
|
Citröen CX (1974) |
1,93 |
0,36 |
0,71
|
Citröen C4 coupe |
|
0,28 |
|
Opel Astra (2004) |
2,11 |
0,32 |
0,68
|
Peugeot 807 (2002) |
2,85 |
0,33 |
0,94
|
Renault Espace (1997) |
2,54 |
0,36 |
0,92
|
Renault Espace (2002) |
2,8 |
0,35 |
0,98
|
Renault Vel Satis (2002) |
2,37 |
0,33 |
0,79
|
Hispano Divo (2003)¹ |
9,2 |
0,349 |
3,21
|
Irizar PB (2002)¹ |
9,2 |
0,55 |
5,06
|
Caminhão com defletores ¹ |
9 |
0,70 |
|
Ônibus ¹ |
9 |
0,49 |
|
Motocicleta ¹ |
|
0,70 |
|
Fórmula 1 em Mônaco (o maior) ² |
|
1,084 |
|
Fórmula 1 em Monza (o menor) ² |
|
0,7 |
|
Paraquedas ¹ |
|
1,33 |
|
Perfil alar simétrico ¹ |
|
0,05 |
|
Esfera ¹ |
|
0,1 |
|
Cubo valor de referência ¹ |
|
1 |
|
- ¹Valores aproximados. Cada modelo tem um
diferente, mas se aproximará do valor da tabela.
Além da forma inflem outros fatores, como a rugosidade da superfície. Por exemplo, uma bola de golfe é mais aerodinâmica, por suas perfurações, que uma esfera equivalente.
- ²Os coeficientes dos veículos de Fórmula 1 podem variar segundo a configuração de suas superfícies aerodinâmicas, a qual se ajusta para cada circuito.