La resistenza è un forza di attrito derivante da attrito tra il corpo e il fluido. Questa forza agisce in direzione parallela alla superficie del corpo e, in molti casi, è proporzionale al quadrato della velocità con cui il corpo si muove rispetto al fluido.
Cos'è la forza di trascinamento?
Esistono tre diversi tipi di forze di resistenza, queste forze sono chiamate resistenza superficiale, trascinare la forma e trascinare l'onda.
In termini generali, il forza di resistenza, conosciuto anche come resistenzadifluido, così tanto può essere aerodinamica piace idrodinamica, per i casi in cui il corpo si muove rispettivamente in mezzi gassosi e liquidi.
La resistenza è, nella maggior parte dei casi, proporzionale al quadrato della velocitàdel corpo in relazione all'ambiente in cui si muove, ma anche direttamente proporzionale all'area del corpo trasversale al flusso delle linee fluide.
Oltre a questi fattori, la forma del corpo è in grado di alterare notevolmente il modo in cui la forza di trascinamento agisce su di esso, il tutto dipende da come scorrono le linee del fluido. Più avanti spiegheremo cosa sono.
Guardaanche: Tutto quello che c'è da sapere sull'idrostatica
linee fluide
le linee del fluido sono caratteristiche utilizzate per facilitare la comprensione delle forze di trascinamento. Si tratta di costruzioni geometriche, dette anche linee fluidodinamiche. Indicano come si muovono gli strati di un fluido.
Nel caso in cui le linee fluidodinamiche siano sovrapposizione e parallelo, il flusso del fluido è laminare e su un corpo che si muove su di esso viene esercitata una forza di trascinamento molto ridotta. In questo caso c'è solo attrito tra gli strati del fluido, quindi diciamo che ha solo viscosità.
Quando le linee fluidodinamiche non sono parallele tra loro, si dice che il flusso di fluido che passa attraverso il corpo è caotico. Questo tipo di flusso è in grado di ridurre notevolmente la velocità con cui il corpo si muove attraverso questo mezzo, simile al caso in cui un nuotatore cerca di nuotare contro la corrente di un fiume turbolento.
Non fermarti ora... C'è dell'altro dopo la pubblicità ;)
resistenza superficiale
La resistenza superficiale è quella forza causata dallo spostamento di un corpo in direzionedi fronte al fluido. Nasce grazie al contatto tra il fluido e il corpo, attraverso uno strato di contatto immediato sulla sua superficie.
Questo tipo di trascinamento nasce a causa della rugosità di una superficie corporea che si muove nel fluido, poiché la rugosità stessa fornisce un la zonanelcontattopiù grande tra entrambi.
Il trascinamento della superficie è ampiamente esplorato in gare di nuoto professionistico, cosa si usa Abitiliscio, in grado di ridurre notevolmente la resistenza del fluido mentre il nuotatore si muove in mezzo liquido.
Guardaanche: Come si verifica e come funziona il fenomeno della convezione
trascinare la forma
Il trascinamento della forma risulta da a differenzanel pressione tra diverse parti di un corpo che si muovono attraverso un fluido.
Quando un corpo si muove a una velocità sufficientemente elevata attraverso un fluido, appena dietro di esso a regione turbolenta, la cui pressione è inferiore alla pressione davanti al corpo. Questa differenza di pressione si traduce in a trascinarecontrarioalsensodel movimento del corpo.
Al fine di ridurre la resistenza superficiale, gli oggetti progettati per viaggiare nei fluidi vengono aspirati forme aerodinamiche, e questa condizione si ottiene quando si riduce l'area del corpo perpendicolare al flusso delle linee. fluido.
Guardaanche: Equilibrio termico: impara a calcolare la temperatura di equilibrio
trascinare l'onda
Il trascinamento delle onde si verifica solo quando un corpo si muove vicino alla superficie dell'acqua, come quando nuotatori Spingerel'acqua giù, essere spintopersu, ma anche perdere parte della tua energia cinetica a causa della “barriera” d'acqua che si forma davanti ad essa.
Un altro esempio potrebbe essere una nave, che forma onde di trascinamento davanti alla sua prua quando è in movimento. La resistenza delle onde non si verifica quando i corpi si muovono completamente immersi nell'acqua.
Formula della forza di trascinamento
Controlla la formula utilizzata per calcolare la forza di trascinamento:
Ç – coefficiente di resistenza
ρ – densità del fluido (kg/m³)
IL – area del corpo trasversale alle linee fluidodinamiche (m²)
v – velocità del corpo (m/s)
La formula mette in relazione la forza di trascinamento con il densità del centro, l'area della sezione trasversale del corpo e il quadrato della velocità di quel corpo, ma si riferisce anche a un coefficiente di resistenza C — una quantità adimensionale che dipende direttamente dalla forma dell'oggetto, ad esempio nel caso di oggetti sferici. Il coefficiente di resistenza è uguale a 0,5.
Guardaanche: Scoperte della fisica avvenute per caso By
velocità terminale
Quando un oggetto di dimensioni significative cade da grandi altezze, la forza di trascinamento si bilancia con la forza Peso dell'oggetto. In questo modo la forza risultante sull'oggetto si annulla e continua il suo movimento in un percorso rettilineo, con velocità costante, secondo La prima legge di Newton, legge di inerzia.
La velocità con cui un oggetto colpisce il suolo dopo essere stato rilasciato in aria, chiamata velocitàterminale, può essere calcolato utilizzando la seguente espressione, nota:
Guardaanche:Come risolvere gli esercizi sulla legge di Newton
Esercizi risolti sulla forza di trascinamento
Domanda 1) Un oggetto sferico (C = 0,5) con un'area della sezione trasversale di 7,0 cm² (7.0.10-4 m²) viaggia nell'aria alla velocità di 10,0 m/s. Sapendo che la densità dell'aria è di circa 1,0 kg/m³ e che la densità dell'oggetto è di 800 kg/m³, determinare l'entità della forza di resistenza su quell'oggetto.
a) 0,750 N
b) 0,0550 N
c) 0,0175 N
d) 0,2250 N
e) 0,5550 N
Modello: Lettera C
Risoluzione:
L'esercizio ci chiede di calcolare l'intensità della forza di trascinamento, per farlo basta sostituire i dati indicati nella formula, osservare:
Domanda 2) Rivedi le affermazioni sulla forza di resistenza, quindi seleziona l'alternativa corretta:
I - La forza di trascinamento è proporzionale al quadrato della velocità del corpo.
II - Maggiore è la densità del mezzo, maggiore è l'intensità della forza di trascinamento esercitata da un corpo che lo attraversa.
III - La velocità terminale di un corpo che si muove in un mezzo fluido non dipende dalla massa dell'oggetto.
Sono vero:
a) Solo io
b) I e II
c) I, II e III
d) Solo II
e) II e III
Modello: Lettera b
Risoluzione:
Le alternative corrette sono I e II. Per quanto riguarda l'alternativa II, la densità del mezzo è direttamente proporzionale alla forza di trascinamento, quindi l'alternativa corretta è la lettera b.
Domanda 3) Un corpo di massa m viene rilasciato da una certa altezza rispetto al suolo, in una regione dove vi è la presenza di gas atmosferici, cadendo sotto l'effetto del suo peso e della forza di trascinamento dell'aria. Un secondo corpo, della stessa forma e dimensione, ma quattro volte la massa, viene fatto cadere dalla stessa altezza nelle stesse condizioni. Determinare la relazione tra la velocità terminale del secondo corpo (v') e la velocità terminale del primo corpo (v).
a) v' = 3v
b) v' = v/4
c) v' = 4v
d) v' = v/2
e) v' = 16v
Modello: Lettera C
Risoluzione:
Poiché la massa del secondo corpo è quattro volte la massa del primo corpo e la velocità terminale dipende dalla radice quadrata della massa, la velocità terminale del corpo che è quattro volte più massiccio sarà il doppio, cioè: v' = 4v.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
