Το drag είναι ένα δύναμη τριβής που προκύπτει μέσω του τριβή μεταξύ του σώματος και του υγρού. Αυτή η δύναμη δρα σε μια διεύθυνση παράλληλη προς την επιφάνεια του σώματος και, σε πολλές περιπτώσεις, είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας με την οποία το σώμα κινείται σε σχέση με το υγρό.
Τι είναι η δύναμη έλξης;
Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι δυνάμεων έλξης, ονομάζονται αυτές οι δυνάμεις επιφανειακή έλξη, σύρσιμο σχήματος και έλξη κύματος.
Σε γενικές γραμμές, το οπισθέλκουσα δύναμη, επίσης γνωστός ως αντίστασητουυγρό, τόσα πολλά μπορεί να είναι αεροδυναμική σαν υδροδυναμική, για περιπτώσεις όπου το σώμα κινείται σε αέρια και υγρά μέσα, αντίστοιχα.
Το drag είναι, στις περισσότερες περιπτώσεις, ανάλογο με το τετράγωνο της ταχύτηταςτου σώματος σε σχέση με το περιβάλλον στο οποίο κινείται, αλλά και άμεσα ανάλογη προς την περιοχή του σώματος εγκάρσια προς τη ροή των γραμμών υγρού.
Εκτός από αυτούς τους παράγοντες, το σχήμα του σώματος μπορεί να αλλάξει σημαντικά τον τρόπο με τον οποίο η δύναμη έλξης ενεργεί πάνω του, όλα εξαρτώνται από τον τρόπο ροής των γραμμών υγρού. Αργότερα, θα εξηγήσουμε τι είναι.
Κοίταεπίσης: Όλα όσα πρέπει να ξέρετε για τα υδροστατικά
γραμμές υγρών
οι γραμμές υγρού είναι χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούνται για τη διευκόλυνση της κατανόησης των δυνάμεων έλξης. Αυτές είναι γεωμετρικές κατασκευές, που ονομάζονται επίσης ρευστές δυναμικές γραμμές. Δείχνουν πώς κινούνται τα στρώματα ενός υγρού.
Στην περίπτωση όπου είναι δυναμικές γραμμές υγρού επικάλυψη και παράλληλο, η ροή του υγρού είναι στρωτή και ασκείται πολύ μικρή δύναμη έλξης σε ένα σώμα που κινείται πάνω του. Σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχει μόνο τριβή μεταξύ των στρωμάτων του υγρού, οπότε λέμε ότι έχει μόνο ιξώδες.
Όταν οι δυναμικές γραμμές υγρού δεν είναι παράλληλες μεταξύ τους, λέμε ότι η ροή του υγρού που διέρχεται από το σώμα είναι χαώδης. Αυτός ο τύπος ροής είναι ικανός μειώνει σημαντικά την ταχύτητα με την οποία κινείται το σώμα μέσα από αυτό το μέσο, μοιάζει με την περίπτωση όπου ένας κολυμβητής προσπαθεί να κολυμπήσει ενάντια στο ρεύμα ενός ταραχώδους ποταμού.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
επιφανειακή έλξη
Η επιφανειακή έλξη είναι αυτή η δύναμη που προκαλείται από την κίνηση ενός σώματος μέσα κατεύθυνσηαπεναντι απο στο υγρό. Προκύπτει χάρη στην επαφή μεταξύ του υγρού και του σώματος, μέσω ενός στρώματος άμεσης επαφής στην επιφάνειά του.
Αυτός ο τύπος έλξης προκύπτει λόγω της τραχύτητας μιας επιφάνειας του σώματος που κινείται στο υγρό, καθώς η τραχύτητα η ίδια παρέχει ένα περιοχήσεΕπικοινωνίαμεγαλύτερος μεταξύ των δύο.
Η μεταφορά επιφανειών διερευνάται ευρέως επαγγελματικοί διαγωνισμοί κολύμβησης, τι χρησιμοποιείται ρούχαλείος, ικανός να μειώσει σημαντικά τη ροή του υγρού ενώ ο κολυμβητής κινείται σε υγρό μέσο.
Κοίταεπίσης: Πώς συμβαίνει το φαινόμενο της μεταφοράς και πώς λειτουργεί
σύρσιμο σχήματος
Η μεταφορά σχήματος προκύπτει από ένα διαφοράσε πίεση μεταξύ διαφόρων τμημάτων ενός σώματος που κινείται μέσω ενός υγρού.
Όταν ένα σώμα κινείται με αρκετά υψηλή ταχύτητα μέσω ενός υγρού, ακριβώς πίσω από αυτό α ταραχώδη περιοχή, των οποίων η πίεση είναι μικρότερη από την πίεση μπροστά από το σώμα. Αυτή η διαφορά πίεσης έχει ως αποτέλεσμα ένα σέρνωαντίθετοςστοέννοιατης κίνησης του σώματος.
Προκειμένου να μειωθεί η επιφανειακή οπισθέλκηση, προστίθενται αντικείμενα που έχουν σχεδιαστεί για να ταξιδεύουν σε υγρά αεροδυναμικά σχήματα, και αυτή η κατάσταση επιτυγχάνεται όταν η περιοχή του σώματος που είναι κάθετη προς τη ροή των γραμμών υγρό.
Κοίταεπίσης: Θερμική ισορροπία - μάθετε να υπολογίζετε τη θερμοκρασία ισορροπίας
έλξη κύματος
Η μεταφορά κύματος συμβαίνει μόνο όταν κινείται οποιοδήποτε σώμα κοντά στην επιφάνεια του νερού, όπως και όταν οι κολυμβητές Σπρώξτετο νερό κάτω, να εισαι ώθησεΓιαπάνω, αλλά επίσης χάνοντας μέρος του δικού σας κινητική ενέργεια λόγω του «φράγματος» του νερού που σχηματίζεται μπροστά του.
Ένα άλλο παράδειγμα θα ήταν ένα πλοίο, το οποίο σχηματίζει κύματα έλξης μπροστά από το τόξο του όταν κινείται. Η έλξη των κυμάτων δεν συμβαίνει όταν τα σώματα κινούνται εντελώς βυθισμένα στο νερό.
Τύπος έλξης έλξης
Ελέγξτε τον τύπο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της δύναμης έλξης:
ΝΤΟ - συντελεστής οπισθέλκουσας
ρ - πυκνότητα υγρού (kg / m³)
Ο - περιοχή του σώματος εγκάρσια προς ρευστές δυναμικές γραμμές (m²)
β - ταχύτητα σώματος (m / s)
Ο τύπος συσχετίζει τη δύναμη έλξης με το πυκνότητα της μέσης, της διατομής του σώματος και του τετραγώνου της ταχύτητας αυτού του σώματος, αλλά αναφέρεται επίσης σε συντελεστής οπισθέλκουσας C - μια αδιάστατη ποσότητα που εξαρτάται άμεσα από το σχήμα του αντικειμένου, στην περίπτωση των σφαιρικών αντικειμένων, για παράδειγμα. Ο συντελεστής έλξης είναι ίσο με 0,5.
Κοίταεπίσης: Ανακαλύψεις φυσικής που συνέβησαν από ατύχημα
ταχύτητα τερματικού
Όταν ένα αντικείμενο σημαντικού μεγέθους πέφτει από μεγάλα ύψη, η δύναμη έλξης ισορροπεί με τη δύναμη Βάρος του αντικειμένου. Με αυτόν τον τρόπο, η προκύπτουσα δύναμη στο αντικείμενο γίνεται μηδενική και συνεχίζει την κίνησή της σε ευθεία διαδρομή, με σταθερή ταχύτητα, σύμφωνα με το 1ος νόμος του Νεύτωνα, ο νόμος της αδράνειας.
Η ταχύτητα με την οποία ένα αντικείμενο χτυπά το έδαφος μετά την απελευθέρωσή του στον αέρα, που ονομάζεται ταχύτητατερματικό, μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη έκφραση, σημειώστε:
Κοίταεπίσης:Πώς να λύσετε τις ασκήσεις νόμου του Νεύτωνα
Επιλυμένες ασκήσεις σε δύναμη έλξης
Ερώτηση 1) Ένα σφαιρικό αντικείμενο (C = 0,5) με εμβαδόν διατομής 7.0 cm² (7.0.10-4 m²) ταξιδεύει μέσω του αέρα με ταχύτητα 10,0 m / s. Γνωρίζοντας ότι η πυκνότητα του αέρα είναι περίπου 1,0 kg / m³ και ότι η πυκνότητα του αντικειμένου είναι 800 kg / m³, προσδιορίστε το μέγεθος της δύναμης έλξης σε αυτό το αντικείμενο.
α) 0,750 Β
β) 0,0550 Ν
γ) 0,0175 Ν
δ) 0,2250 Ν
ε) 0,5550 Β
Πρότυπο: Γράμμα Γ
Ανάλυση:
Η άσκηση μας ζητά να υπολογίσουμε την ένταση της δύναμης έλξης, για να το κάνουμε, απλώς αντικαταστήστε τα δεδομένα που αναφέρονται στον τύπο, παρατηρήστε:
Ερώτηση 2) Ελέγξτε τις δηλώσεις σχετικά με τη δύναμη έλξης και, στη συνέχεια, επιλέξτε τη σωστή εναλλακτική:
I - Η δύναμη έλξης είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας του αμαξώματος.
II - Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα του μέσου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της δύναμης έλξης που ασκείται από ένα σώμα που το διασχίζει.
III - Η τελική ταχύτητα ενός σώματος που κινείται σε ένα ρευστό μέσο δεν εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου.
Αυτοί είναι αληθής:
α) Μόνο εγώ
β) I και II
γ) I, II και III
δ) Μόνο II
ε) II και III
Πρότυπο: Γράμμα Β
Ανάλυση:
Οι σωστές εναλλακτικές είναι οι I και II. Όσον αφορά την εναλλακτική II, η πυκνότητα του μέσου είναι ευθέως ανάλογη με τη δύναμη έλξης, οπότε η σωστή εναλλακτική είναι το γράμμα b.
Ερώτηση 3) Ένα σώμα μάζας m απελευθερώνεται από ένα ορισμένο ύψος σε σχέση με το έδαφος, σε μια περιοχή όπου υπάρχει η παρουσία ατμοσφαιρικών αερίων, που πέφτουν υπό την επίδραση του βάρους του και της δύναμης έλξης του αέρα. Ένα δεύτερο σώμα, με το ίδιο σχήμα και μέγεθος, αλλά τέσσερις φορές τη μάζα, πέφτει από το ίδιο ύψος υπό τις ίδιες συνθήκες. Προσδιορίστε τη σχέση μεταξύ της τελικής ταχύτητας του δεύτερου σώματος (v ') και της τελικής ταχύτητας του πρώτου σώματος (v).
α) v '= 3v
β) v '= v / 4
γ) v '= 4v
δ) v '= v / 2
ε) v '= 16v
Πρότυπο: Γράμμα Γ
Ανάλυση:
Δεδομένου ότι η μάζα του δεύτερου σώματος είναι τέσσερις φορές η μάζα του πρώτου σώματος και η τελική ταχύτητα εξαρτάται από το τετραγωνική ρίζα της μάζας, η τελική ταχύτητα του σώματος που είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη θα είναι διπλάσια, δηλαδή: v '= 4β.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
