הגרר הוא א כוח חיכוך הנובע דרך חיכוך בין הגוף לנוזל. כוח זה פועל בכיוון מקביל לפני השטח של הגוף, ובמקרים רבים הוא פרופורציונלי לריבוע המהירות בה הגוף נע ביחס לנוזל.
מה זה כוח גרר?
ישנם שלושה סוגים שונים של כוחות גרירה, כוחות אלה נקראים גרור משטח, גרור צורה ו גרור גל.
באופן כללי, ה גרור כוח, מוכר גם בשם הִתנַגְדוּתשֶׁלנוֹזֵל, כל כך הרבה יכול להיות אֲוִירוֹדִינָמִיקָה כמו הידרודינמיקה, למקרים בהם הגוף נע בתקשורת גזית ונוזלית, בהתאמה.
הגרר הוא, ברוב המקרים, פרופורציונאלית לריבוע המהירותשל הגוף ביחס לסביבה בה הוא נע, אך גם באופן ישיר פרופורציונאלית לאזור הגוף רוחבי לזרימת קווי הנוזל.
בנוסף לגורמים אלה, צורת הגוף מסוגלת לשנות מאוד את האופן שבו כוח הגרר פועל עליו, וכל זה תלוי באופן בו זורמים קווי הנוזל. בהמשך, נסביר מה הם.
תראהגַם: כל מה שאתה צריך לדעת על הידרוסטטיקה
קווי נוזל
קווי נוזלים הם תכונות המשמשות להקלת הבנת כוחות הגרירה. אלה קונסטרוקציות גיאומטריות, הנקראות גם קווים דינמיים נוזלים. הם מציינים כיצד שכבות הנוזל נעות.
במקרה בו הקווים הדינמיים הנוזלים הם
חוֹפֵף ו מַקְבִּיל, זרימת הנוזל היא למינרית ומופעל מעט מאוד כוח גרירה על גוף הנע מעליו. במקרה זה, יש רק חיכוך בין שכבות הנוזל, ולכן אנו אומרים שיש לו רק צְמִיגוּת.
כאשר הקווים הדינמיים של הנוזל אינם מקבילים זה לזה, אנו אומרים כי זרימת הנוזל דרך הגוף היא תוהו ובוהו. סוג זה של זרימה מסוגל להפחית מאוד את מהירות הגוף נע דרך המדיום הזה, הדומה למקרה בו שחיין מנסה לשחות כנגד הזרם של נהר סוער.
גרור משטח
גרירת שטח היא הכוח הנגרם על ידי הזזת גוף פנימה כיווןמול לנוזל. הוא נוצר בזכות המגע בין הנוזל לגוף, דרך שכבת מגע מיידית על פניו.
גרור מסוג זה נוצר בגלל החספוס של משטח הגוף הנע בנוזל, מכיוון שהחספוס עצמו מספק א אֵזוֹרבאיש קשרגדול יותר בין שניהם.
גרירת משטח נחקרת באופן נרחב תחרויות שחייה מקצועיות, מה משתמשים בגדיםחלק, מסוגל להפחית באופן משמעותי את גרירת הנוזלים בזמן שהשחיין נע במדיום נוזלי.
תראהגַם: כיצד מתרחשת תופעת הסעה וכיצד היא עובדת
גרור צורה
גרירת הצורה נובעת מ- הֶבדֵלב לַחַץ בין חלקי גוף שונים הנעים דרך נוזל.
כאשר גוף נע במהירות גבוהה מספיק דרך נוזל, רק מאחוריו א אזור סוער, שהלחץ שלהם פחות מהלחץ מול הגוף. הפרש לחץ זה מביא לא לִגרוֹרלהפךאל הלָחוּשׁשל תנועת הגוף.
על מנת להפחית את גרירת פני השטח, נמשכים אובייקטים שנועדו לנוע בנוזלים צורות אווירודינמיות, ומצב זה מתקבל כאשר אזור הגוף הניצב לזרימת הקווים של נוֹזֵל.
תראהגַם: שיווי משקל תרמי - ללמוד לחשב את טמפרטורת שיווי המשקל
גרור גל
גרירת גלים מתרחשת רק כאשר גוף כלשהו נע ליד פני המים, כמו כשחיינים לִדחוֹףאת המים למטה, להיות נדחףללְמַעלָה, אבל גם לאבד חלק משלך אנרגיה קינטית בגלל "מחסום" המים שנוצר לפניו.
דוגמה נוספת תהיה ספינה, היוצרת גלי גרירה מול חרטומה בעת תנועה. גרירת גל אינה מתרחשת כאשר גופים נעים שקועים לחלוטין במים.
נוסחת כוח גרירה
בדוק את הנוסחה המשמשת לחישוב כוח הגרירה:
Ç מקדם גרר
ρ - צפיפות נוזלים (ק"ג / מ"ק)
ה - שטח הגוף רוחב לקווים דינמיים נוזליים (מ"ר)
v - מהירות גוף (m / s)
הנוסחה מתייחסת לכוח הגרירה ל- צְפִיפוּת של האמצע, שטח החתך של הגוף וריבוע המהירות של אותו גוף, אבל זה גם מתייחס ל מקדם גרר C - כמות חסרת ממד שתלויה ישירות בצורת האובייקט, במקרה של אובייקטים כדוריים, למשל. מקדם הגרר הוא שווה ל 0.5.
תראהגַם: תגליות פיזיקה שקרתו בתאונה
מהירות מסוף
כאשר אובייקט בגודל משמעותי נופל מגבהים גדולים, כוח הגרירה מתאזן עם הכוח מִשׁקָל של האובייקט. באופן זה הכוח שנוצר על האובייקט הופך לאפס והוא ממשיך את תנועתו בדרך ישרה, במהירות קבועה, על פי החוק הראשון של ניוטון, חוק האינרציה.
המהירות בה אובייקט פוגע בקרקע לאחר ששוחרר לאוויר, נקראה מְהִירוּתמָסוֹף, ניתן לחשב באמצעות הביטוי הבא, הערה:
תראהגַם:כיצד לפתור את תרגילי החוק של ניוטון
תרגילים נפתרו בכוח גרר
שאלה 1) אובייקט כדור (C = 0.5) עם שטח חתך של 7.0 ס"מ ² (7.0.10-4 מ"ר) נע באוויר במהירות של 10.0 מ / ש. בידיעה שצפיפות האוויר היא כ 1.0 ק"ג / מ"ק וכי צפיפות האובייקט היא 800 ק"ג / מ"ק, קבע את גודל כוח הגרירה על אותו אובייקט.
א) 0.750 נ '
ב) 0.0550 נ '
ג) 0.0175 נ
ד) 0.2250 נ '
ה) 0.5550 נ
תבנית: אות ג '
פתרון הבעיה:
התרגיל מבקש מאיתנו לחשב את עוצמת כוח הגרירה, לעשות זאת, פשוט להחליף את הנתונים שפורסמו בנוסחה, לבחון:
שאלה 2) בדוק את ההצהרות לגבי כוח הגרירה ואז סמן את החלופה הנכונה:
I - כוח הגרירה פרופורציונאלי לריבוע מהירות הגוף.
II - ככל שצפיפות המדיום גדולה יותר, כך עוצמת כוח הגרירה המופעלת על ידי גוף החוצה אותו גדולה יותר.
III - המהירות הסופית של גוף הנע במדיום נוזלי אינה תלויה במסת האובייקט.
הם נָכוֹן:
א) רק אני
ב) I ו- II
ג) I, II ו- III
ד) רק II
ה) II ו- III
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה:
החלופות הנכונות הן I ו- II. לגבי חלופה II, צפיפות המדיום פרופורציונלית ישירות לכוח הגרירה, ולכן האלטרנטיבה הנכונה היא האות ב '.
שאלה 3) גוף של מסה m משתחרר מגובה מסוים ביחס לקרקע, באזור שבו יש נוכחות של גזים אטמוספריים, הנופלים תחת השפעת משקלו וכוח הגרירה של האוויר. גוף שני, באותו צורה וגודל, אך פי ארבעה מהמסה, נושר מאותו גובה באותם תנאים. קבע את הקשר בין המהירות הסופית של הגוף השני (v ') למהירות הסופית של הגוף הראשון (v).
א) v '= 3v
ב 'v' = v / 4
ג) v '= 4v
ד) v '= v / 2
ה) v '= 16v
תבנית: אות ג '
פתרון הבעיה:
מכיוון שמסתו של הגוף השני היא פי ארבעה ממסתו של הגוף הראשון ומהירות הסוף תלויה ב- שורש הריבוע של המסה, המהירות הסופית של הגוף המסיבית פי ארבעה תהיה גדולה פי שניים, כלומר: v '= 4v.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה