खींचें बल: यह क्या है, प्रकार और अभ्यास

खींचें एक है के माध्यम से उत्पन्न होने वाला घर्षण बल टकराव शरीर और द्रव के बीच। यह बल शरीर की सतह के समानांतर एक दिशा में कार्य करता है और कई मामलों में, उस गति के वर्ग के समानुपाती होता है जिस पर शरीर द्रव के सापेक्ष गति करता है।

ड्रैग फोर्स क्या है?

ड्रैग फोर्स तीन अलग-अलग प्रकार के होते हैं, इन बलों को कहा जाता है सतह खींचें, आकार खींचें तथा वेव ड्रैग.

सामान्य शब्दों में, खिंचाव बल, के रूप में भी जाना जाता है प्रतिरोधकातरल, इतना कुछ हो सकता है वायुगतिकी पसंद जलगतिकी, उन मामलों के लिए जहां शरीर क्रमशः गैसीय और तरल मीडिया में चलता है।

कारों का आकार वायुगतिकीय ड्रैग को कम करने में मदद करता है।

खींच है, ज्यादातर मामलों में, गति के वर्ग के समानुपातीपर्यावरण के संबंध में शरीर का जिसमें यह चलता है body, लेकिन सीधे भी शरीर के क्षेत्र के लिए आनुपातिक द्रव लाइनों के प्रवाह के लिए अनुप्रस्थ।

इन कारकों के अलावा, शरीर का आकार उस पर ड्रैग फोर्स के कार्य करने के तरीके को बदलने में सक्षम है, यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि द्रव रेखाएं कैसे प्रवाहित होती हैं। बाद में, हम बताएंगे कि वे क्या हैं।

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द्रव रेखाएं

द्रव रेखाएं हैं ड्रैग फोर्स की समझ को सुविधाजनक बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली विशेषताएं. ये ज्यामितीय निर्माण हैं, जिन्हें द्रव गतिशील रेखाएं भी कहा जाता है। वे इंगित करते हैं कि द्रव की परतें कैसे चलती हैं।

मामले में जहां द्रव गतिशील रेखाएं हैं अतिव्यापी तथा समानांतर, द्रव का प्रवाह लामिना होता है और इसके ऊपर जाने वाले पिंड पर बहुत कम ड्रैग फोर्स लगाया जाता है। इस मामले में, द्रव की परतों के बीच केवल घर्षण होता है, इसलिए हम कहते हैं कि इसमें केवल श्यानता.

आकृति विभिन्न आकृतियों वाले पिंडों से गुजरने वाली द्रव रेखाओं को दर्शाती है।

जब द्रव गतिशील रेखाएं एक दूसरे के समानांतर नहीं होती हैं, तो हम कहते हैं कि शरीर के माध्यम से द्रव का प्रवाह होता है अराजक। इस प्रकार का प्रवाह सक्षम है जिस गति से शरीर चलता है उसे बहुत कम करें इस माध्यम से, उस मामले से मिलता-जुलता है जहां एक तैराक एक अशांत नदी की धारा के खिलाफ तैरने की कोशिश करता है।

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सतह खींचें

सरफेस ड्रैग वह बल है जो किसी पिंड को अंदर ले जाने के कारण होता है दिशासामने द्रव को। इसकी सतह पर एक तत्काल संपर्क परत के माध्यम से, द्रव और शरीर के बीच संपर्क के लिए धन्यवाद उत्पन्न होता है।

इस प्रकार का खिंचाव शरीर की सतह की खुरदरापन के कारण उत्पन्न होता है जो तरल पदार्थ में चलती है, क्योंकि खुरदरापन स्वयं एक क्षेत्रमेंसे संपर्क करेंबड़ा दोनों के बीच।

सरफेस ड्रैगिंग का व्यापक रूप से पता लगाया गया है पेशेवर तैराकी प्रतियोगिताएं, क्या उपयोग किया जाता है वस्त्रचिकना, तैराक तरल माध्यम में चलता है, जबकि द्रव ड्रैग को काफी कम करने में सक्षम है।

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आकार खींचें

आकार खींचें परिणाम a. से अंतरमें दबाव शरीर के विभिन्न हिस्सों के बीच एक तरल पदार्थ के माध्यम से आगे बढ़ना।

जब कोई पिंड किसी तरल पदार्थ के माध्यम से पर्याप्त उच्च गति से चलता है, तो उसके ठीक पीछे a अशांत क्षेत्र, जिसका दबाव शरीर के सामने के दबाव से कम होता है। इस दबाव अंतर के परिणामस्वरूप a खींचनाविरोधतकसमझशरीर की गति का।

सतह के खिंचाव को कम करने के लिए, तरल पदार्थ में यात्रा करने के लिए डिज़ाइन की गई वस्तुओं को में खींचा जाता है वायुगतिकीय आकार, और यह स्थिति तब प्राप्त होती है जब शरीर का वह क्षेत्र जो of की रेखाओं के प्रवाह के लंबवत होता है तरल।

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वेव ड्रैग

वेव ड्रैग तभी होता है जब कोई पिंड हिलता है पानी की सतह के पास, जैसे तैराक धक्का देंपानी नीचे, होना धकेल दियाके लियेयूपी, लेकिन अपना हिस्सा भी खो रहे हैं गतिज ऊर्जा इसके सामने बनने वाले पानी के "अवरोध" के कारण।

एक अन्य उदाहरण एक जहाज होगा, जो गति में होने पर अपने धनुष के सामने ड्रैग वेव्स बनाता है। जब शरीर पूरी तरह से पानी में डूब जाता है तो वेव ड्रैग नहीं होता है।

जहाज का धनुष चलते-चलते उसके सामने ड्रैग वेव्स पैदा करता है।

खींचें बल सूत्र

ड्रैग फोर्स की गणना के लिए प्रयुक्त सूत्र की जाँच करें:

सी - खींचें गुणांक

ρ - द्रव घनत्व (किलो / एम³)

- द्रव गतिशील रेखाओं (m area) के अनुप्रस्थ शरीर का क्षेत्र

वी - शरीर की गति (एम / एस)

सूत्र ड्रैग फोर्स से संबंधित है घनत्व मध्य का, शरीर का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और उस पिंड के वेग का वर्ग, लेकिन यह एक को भी संदर्भित करता है खींचें गुणांक सी - एक आयामहीन मात्रा जो सीधे वस्तु के आकार पर निर्भर करती है, उदाहरण के लिए गोलाकार वस्तुओं के मामले में। ड्रैग गुणांक है 0.5. के बराबर.

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टर्मिनल गति

जब महत्वपूर्ण आकार की कोई वस्तु बड़ी ऊंचाई से गिरती है, तो ड्रैग बल बल के साथ संतुलित हो जाता है वजन वस्तु का। इस प्रकार, वस्तु पर परिणामी बल शून्य हो जाता है और यह निरंतर गति के अनुसार, एक सीधे रास्ते में अपनी गति जारी रखता है। न्यूटन का पहला नियम, जड़ता का नियम।

हवा में छोड़े जाने के बाद जिस गति से कोई वस्तु जमीन से टकराती है, उसे कहते हैं वेगटर्मिनल, निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके गणना की जा सकती है, नोट:

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ड्रैग फोर्स पर हल किए गए अभ्यास

प्रश्न 1) 7.0 सेमी² (7.0.10 ​​) के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ एक गोलाकार वस्तु (सी = 0.5)^-4 m²) हवा में 10.0 m/s की गति से चलती है। यह जानते हुए कि हवा का घनत्व लगभग 1.0 किग्रा/वर्ग मीटर है और वस्तु का घनत्व 800 किग्रा/वर्ग मीटर है, उस वस्तु पर लगने वाले बल का परिमाण ज्ञात कीजिए।

ए) 0.750 एन

बी) 0.0550 एन

सी) 0.0175 एन

घ) 0.2250 एन

ई) 0.5550 एन

टेम्पलेट: पत्र सी

संकल्प:

अभ्यास हमें ड्रैग फोर्स की तीव्रता की गणना करने के लिए कहता है, ऐसा करने के लिए, बस सूत्र में सूचित डेटा को बदलें, ध्यान दें:

प्रश्न 2) ड्रैग फोर्स के बारे में कथनों की समीक्षा करें, फिर सही विकल्प पर निशान लगाएं:

I - ड्रैग फोर्स शरीर की गति के वर्ग के समानुपाती होता है।

II - माध्यम का घनत्व जितना अधिक होगा, उसे पार करने वाले पिंड द्वारा लगाए गए ड्रैग फोर्स की तीव्रता उतनी ही अधिक होगी।

III - द्रव माध्यम में गतिमान पिंड का अंतिम वेग वस्तु के द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है।

वो हैं सच:

ए) केवल मैं

बी) मैं और द्वितीय

ग) मैं, द्वितीय और तृतीय

d) केवल II

ई) द्वितीय और तृतीय

खाका: अक्षर बी

संकल्प:

सही विकल्प I और II हैं। विकल्प II के संबंध में, माध्यम का घनत्व ड्रैग फोर्स के सीधे आनुपातिक है, इसलिए सही विकल्प अक्षर b है।

प्रश्न 3) द्रव्यमान का एक पिंड जमीन के संबंध में एक निश्चित ऊंचाई से एक ऐसे क्षेत्र में छोड़ा जाता है, जहां वायुमंडलीय गैसों की उपस्थिति होती है, जो उसके वजन और हवा के ड्रैग बल के प्रभाव में आती है। एक ही आकार और आकार का दूसरा शरीर, लेकिन द्रव्यमान का चार गुना, समान परिस्थितियों में समान ऊंचाई से गिराया जाता है। दूसरे पिंड (v') के टर्मिनल वेग और पहले पिंड (v) के टर्मिनल वेग के बीच संबंध निर्धारित करें।

ए) वी' = 3 वी

बी) वी' = वी/4

सी) वी' = 4 वी

घ) वी' = वी/2

ई) वी' = 16v

टेम्पलेट: पत्र सी

संकल्प:

चूँकि दूसरे पिंड का द्रव्यमान पहले पिंड के द्रव्यमान का चार गुना है और टर्मिनल वेग पर निर्भर करता है द्रव्यमान का वर्गमूल, पिंड का अंतिम वेग जो द्रव्यमान का चार गुना है, उससे दोगुना बड़ा होगा, अर्थात: v' = 4वी.

राफेल हेलरब्रॉक द्वारा
भौतिक विज्ञान के अध्यापक