Vastus on a kitkan voima kitka kehon ja nesteen välillä. Tämä voima vaikuttaa kehon pinnan kanssa yhdensuuntaiseen suuntaan ja on monissa tapauksissa verrannollinen kehon liikkumisnopeuden neliöön suhteessa nesteeseen.
Mikä on vetovoima?
Vetovoimia on kolme erilaista tyyppiä, joita kutsutaan pinnan vetäminen, muodon vetäminen ja aallon vedä.
Yleisesti ottaen vetovoima, tunnetaan myös vastus/nestemäinen, niin paljon voi olla aerodynamiikka Kuten hydrodynamiikka, tapauksissa, joissa keho liikkuu vastaavasti kaasumaisessa ja nestemäisessä väliaineessa.
Vedä on useimmissa tapauksissa verrannollinen nopeuden neliöönkehon suhteessa ympäristöön, jossa se liikkuu, mutta myös suoraan verrannollinen kehon pintaan nesteputkien virtaukseen nähden poikittain.
Näiden tekijöiden lisäksi rungon muoto pystyy muuttamaan suuresti tapaa, jolla vetovoima vaikuttaa siihen, mikä kaikki riippuu siitä, kuinka nestelinjat virtaavat. Myöhemmin selitämme mitä ne ovat.
Katsomyös: Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää hydrostaatista
nestelinjat
nestelinjat ovat ominaisuudet, joita käytetään vetovoimien ymmärtämisen helpottamiseksi. Nämä ovat geometrisia rakenteita, joita kutsutaan myös juokseviksi dynaamisiksi viivoiksi. Ne osoittavat, kuinka nesteen kerrokset liikkuvat.
Siinä tapauksessa, että nesteen dynaamiset linjat ovat päällekkäinen ja rinnakkain, nestevirta on laminaarinen ja sen yli liikkuvaan kappaleeseen kohdistuu hyvin vähän vetovoimaa. Tässä tapauksessa nesteen kerrosten välillä on vain kitkaa, joten sanomme, että sillä on vain viskositeetti.
Kun nesteen dynaamiset linjat eivät ole yhdensuuntaisia keskenään, sanomme, että kehon läpi kulkeva nestevirta on kaoottinen. Tämän tyyppinen virtaus pystyy vähentää huomattavasti kehon liikkumisnopeutta tämän välineen kautta, joka muistuttaa tapausta, jossa uimari yrittää uida myrskyisen joen virtaa vastaan.
pinnan vetäminen
Pinnan vastus on voima, joka johtuu ruumiin siirtämisestä sisään suuntavastapäätä nesteeseen. Se syntyy nesteen ja kehon välisen kontaktin ansiosta sen pinnalla olevan välittömän kontaktikerroksen kautta.
Tämän tyyppinen vetovoima syntyy nesteessä liikkuvan kehon pinnan karheudesta johtuen, koska karheus itsessään antaa a alueellasisäänottaa yhteyttäsuurempi molempien välillä.
Pinnan vetämistä tutkitaan laajasti vuonna ammattilaiskilpailut, mitä käytetään vaatteetsileä, pystyy vähentämään huomattavasti nestevetoa uimarin liikkuessa nestemäisessä väliaineessa.
Katsomyös: Kuinka konvektioilmiö tapahtuu ja miten se toimii
muodon vetäminen
Muodon vetäminen johtuu a erosisään paine nesteen läpi liikkuvien kehon eri osien välillä.
Kun keho liikkuu riittävän suurella nopeudella nesteen läpi, aivan sen takana a turbulentti alue, jonka paine on pienempi kuin ruumiin edessä oleva paine. Tämä paine-ero johtaa a raahatapäinvastainenettämielessäkehon liikkeestä.
Pinnan vastuksen vähentämiseksi vedetään esineitä, jotka on suunniteltu kulkemaan nesteillä aerodynaamiset muodot, ja tämä tila saavutetaan, kun kehon pinta-ala on kohtisuorassa linjojen virtaukseen nähden. nestettä.
Katsomyös: Terminen tasapaino - opi laskemaan tasapainolämpötila
aallon vedä
Aaltovetoa tapahtuu vain, kun jokin runko liikkuu lähellä veden pintaa, kuten uimareissa työntäävesi alas, oleminen työnnetäänvartenylös, mutta menettää myös osan kineettinen energia sen eteen muodostuvan veden ”esteen” takia.
Toinen esimerkki olisi alus, joka muodostaa liikkeessä keula-aallot keulansa eteen. Aaltovetoa ei tapahdu, kun ruumiit liikkuvat kokonaan veteen upotettuna.
Vedä voiman kaava
Tarkista vetovoiman laskemiseen käytetty kaava:
Ç - ilmanvastuskerroin
ρ - nesteen tiheys (kg / m³)
THE - kehon pinta nestemäisten dynaamisten viivojen poikki (m²)
v - kehon nopeus (m / s)
Kaava suhteuttaa vetovoiman tiheys keskikohdan, rungon poikkipinta-alan ja rungon nopeuden neliön, mutta se viittaa myös vastuskerroin C - dimensioton määrä, joka riippuu suoraan kohteen muodosta, esimerkiksi pallomaisten esineiden tapauksessa. Vastuskerroin on yhtä suuri kuin 0,5.
Katsomyös: Fyysiset löydöt, joita tapahtui vahingossa
terminaalin nopeus
Kun huomattavan kokoinen esine putoaa suurista korkeuksista, vetovoima tasapainotetaan voiman kanssa Paino kohteen. Tällä tavalla syntynyt esineeseen kohdistuva voima tyhjenee ja se jatkaa liikkumistaan suoralla tiellä tasaisella nopeudella Newtonin ensimmäinen laki, hitauslakia.
Nopeus, jolla esine osuu maahan, kun se on päästetty ilmaan, kutsutaan nopeusterminaali, voidaan laskea käyttämällä seuraavaa lauseketta, huomio:
Katsomyös:Kuinka ratkaista Newtonin lakiharjoituksia
Ratkaistu vetovoiman harjoituksia
Kysymys 1) Pallomainen esine (C = 0,5), jonka poikkileikkauspinta-ala on 7,0 cm2 (7,0.10-4 m²) kulkee ilman läpi nopeudella 10,0 m / s. Kun tiedät, että ilman tiheys on noin 1,0 kg / m³ ja että kohteen tiheys on 800 kg / m³, määritä tälle esineelle kohdistuvan vetovoiman suuruus.
a) 0,750 N
b) 0,0550 N
c) 0,0175 N
d) 0,2250 N
e) 0,5550 N
Sapluuna: Kirjain C
Resoluutio:
Harjoitus pyytää meitä laskemaan vetovoiman voimakkuuden, niin voit tehdä vain korvaamalla kaavassa ilmoitetut tiedot, huomioimalla:
Kysymys 2) Tarkista vetovoimaa koskevat lausunnot ja valitse oikea vaihtoehto:
I - Vetovoima on verrannollinen kehon nopeuden neliöön.
II - Mitä suurempi väliaineen tiheys, sitä suurempi sen ylittävän kappaleen vetovoiman voimakkuus on.
III - Nestemäisessä väliaineessa liikkuvan ruumiin lopullinen nopeus ei riipu kohteen massasta.
He ovat totta:
a) Vain minä
b) I ja II
c) I, II ja III
d) Vain II
e) II ja III
Sapluuna: Kirjain B
Resoluutio:
Oikeat vaihtoehdot ovat I ja II. Vaihtoehdon II osalta väliaineen tiheys on suoraan verrannollinen vetovoimaan, joten oikea vaihtoehto on b-kirjain.
Kysymys 3) Massa m-kappale vapautuu tietystä korkeudesta suhteessa maahan, alueella, jossa on ilmakehän kaasuja, joka putoaa sen painon ja ilman vetovoiman vaikutuksesta. Toinen kappale, saman muotoinen ja kokoinen, mutta nelinkertainen massaan, pudotetaan samalta korkeudelta samoissa olosuhteissa. Määritä suhde toisen kappaleen (v ') ja ensimmäisen kappaleen (v) päätenopeuteen.
a) v '= 3v
b) v '= v / 4
c) v '= 4v
d) v '= v / 2
e) v '= 16v
Sapluuna: Kirjain C
Resoluutio:
Koska toisen rungon massa on neljä kertaa ensimmäisen rungon massa ja terminaalinen nopeus riippuu neliön juuresta massa, neli kertaa massiivisempi rungon terminaalinen nopeus on kaksi kertaa suurempi eli v '= 4v.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
