Drag er en friksjonskraft som oppstår gjennom friksjon mellom kroppen og væsken. Denne kraften virker i en retning som er parallell med kroppens overflate og er i mange tilfeller proporsjonal med kvadratet til hastigheten som kroppen beveger seg i forhold til væsken.
Hva er dragkraft?
Det er tre forskjellige typer dragkrefter, disse kreftene kalles overflatemotstand, formdrag og bølgedrag.
Generelt sett er luftmotstand, også kjent som motstandavvæske, så mye kan være aerodynamikk som hydrodynamikk, for tilfeller der kroppen beveger seg i henholdsvis gassform og flytende medium.
Drag er i de fleste tilfeller proporsjonal med hastighetenes kvadratav kroppen i forhold til miljøet den beveger seg i, men også direkte proporsjonalt med kroppens område på tvers av strømmen av væskelinjene.
I tillegg til disse faktorene, er kroppens form i stand til å endre måten dragkraften virker på, alt avhengig av hvordan væskelinjene strømmer. Senere vil vi forklare hva de er.
Seogså: Alt du trenger å vite om hydrostatikk
væskelinjer
væskelinjer er funksjoner som brukes til å gjøre det lettere å forstå dragkrefter. Dette er geometriske konstruksjoner, også kalt flytende dynamiske linjer. De indikerer hvordan lagene i en væske beveger seg.
I tilfelle der de flytende dynamiske linjene er overlappende og parallell, væskestrømmen er laminær og det utøves veldig lite motstandskraft på en kropp som beveger seg over den. I dette tilfellet er det bare friksjon mellom væskelagene, så vi sier at den bare har viskositet.
Når væskedynamiske linjer ikke er parallelle med hverandre, sier vi at strømmen av væske som passerer gjennom kroppen er kaotisk. Denne typen flyt er i stand til reduserer hastigheten kroppen beveger seg i gjennom dette mediet, som ligner tilfelle der en svømmer prøver å svømme mot strømmen til en turbulent elv.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
overflatemotstand
Overflatemotstand er den kraften forårsaket av å flytte et legeme inn retningmotsatte til væsken. Det oppstår takket være kontakten mellom væsken og kroppen, gjennom et øyeblikkelig kontaktlag på overflaten.
Denne typen drag oppstår på grunn av ruheten til en kroppsoverflate som beveger seg i væsken, siden grovheten i seg selv gir en områdeita kontakt medstørre mellom begge.
Overflatedraging er mye utforsket i profesjonelle svømmekonkurranser, hva som brukes klærglatt, i stand til å redusere væskeslepet betydelig mens svømmeren beveger seg i flytende medium.
Seogså: Hvordan oppstår fenomenet konveksjon og hvordan det fungerer
formdrag
Formdraget kommer fra en forskjelli press mellom forskjellige deler av kroppen som beveger seg gjennom en væske.
Når en kropp beveger seg i høy nok hastighet gjennom en væske, rett bak den a turbulent region, hvis trykk er mindre enn trykket foran kroppen. Denne trykkforskjellen resulterer i a dramotsetningtilføleav kroppsbevegelse.
For å redusere overflateslitasje trekkes gjenstander som er designet for å vandre i væsker aerodynamiske former, og denne tilstanden oppnås når kroppens område som er vinkelrett på strømmen av linjene til væske.
Seogså: Termisk likevekt - lær å beregne likevektstemperatur
bølgedrag
Bølgedrag oppstår bare når en kropp beveger seg nær vannoverflaten, som når svømmere trykkvannet ned, å være dyttettilopp, men også å miste en del av din kinetisk energi på grunn av "barrieren" av vann som dannes foran den.
Et annet eksempel er et skip som danner dragbølger foran baugen når det er i bevegelse. Bølgedrag oppstår ikke når kropper beveger seg helt nedsenket i vann.
Dragkraftformel
Sjekk formelen som brukes til å beregne dragkraften:
Ç - dra koeffisient
ρ - væsketetthet (kg / m³)
DE - kroppsareal på tvers av væskedynamiske linjer (m²)
v Kroppshastighet (m / s)
Formelen knytter dragkraften til tetthet av midten, tverrsnittsarealet til kroppen og kvadratet av hastigheten til kroppen, men det refererer også til en dra koeffisient C - en dimensjonsløs størrelse som direkte avhenger av formen på objektet, for eksempel for sfæriske gjenstander. Dragkoeffisienten er lik 0,5.
Seogså: Fysikkfunn som skjedde ved et uhell
terminalhastighet
Når et objekt av betydelig størrelse faller fra store høyder, balanserer dragkraften med kraften Vekt av objektet. På denne måten blir den resulterende kraften på objektet null og den fortsetter sin bevegelse i en rett bane, med konstant hastighet, i henhold til Newtons første lov, treghetsloven.
Hastigheten som et objekt treffer bakken etter å ha blitt sluppet ut i luften, kalt hastighetterminal, kan beregnes ved hjelp av følgende uttrykk, merk:
Seogså:Hvordan løse Newtons lovøvelser
Løst øvelser på dragkraft
Spørsmål 1) Et sfærisk objekt (C = 0,5) med et tverrsnittsareal på 7,0 cm² (7.0.10-4 m²) beveger seg gjennom luften med en hastighet på 10,0 m / s. Å vite at tettheten av luft er omtrent 1,0 kg / m³ og at densiteten til objektet er 800 kg / m³, bestemme størrelsen på dragkraften på den gjenstanden.
a) 0,750 N
b) 0,0550 N
c) 0,0175 N
d) 0,2250 N
e) 0,5550 N
Mal: Bokstav C
Vedtak:
Øvelsen ber oss om å beregne dragkraftintensiteten, for å gjøre det, bare erstatt dataene som er informert i formelen, merk:
Spørsmål 2) Gjennomgå utsagnene om dragkraften, og kryss av for riktig alternativ:
I - Dragkraften er proporsjonal med kvadratet av kroppens hastighet.
II - Jo større tettheten til mediet er, jo større intensitet trekkraften utøves av et legeme som krysser det.
III - Den endelige hastigheten til et legeme som beveger seg i et flytende medium, avhenger ikke av gjenstandens masse.
De er ekte:
a) Bare jeg
b) I og II
c) I, II og III
d) Bare II
e) II og III
Mal: Bokstav B
Vedtak:
De riktige alternativene er I og II. Når det gjelder alternativ II, er tettheten til mediet direkte proporsjonal med dragkraften, så det riktige alternativet er bokstaven b.
Spørsmål 3) En masse med masse m frigjøres fra en viss høyde i forhold til bakken, i et område der det er tilstedeværelse av atmosfæriske gasser, som faller under effekten av dens vekt og luftens dragkraft. En andre kropp, med samme form og størrelse, men fire ganger massen, blir droppet fra samme høyde under de samme forholdene. Bestem sammenhengen mellom terminalhastigheten til det andre legemet (v ') og terminalhastigheten til det første legemet (v).
a) v '= 3v
b) v '= v / 4
c) v '= 4v
d) v '= v / 2
e) v '= 16v
Mal: Bokstav C
Vedtak:
Siden massen til det andre legemet er fire ganger massen av det første legemet og terminalhastigheten avhenger av kvadratrot av massen, den terminale hastigheten til kroppen som er fire ganger så massiv vil være dobbelt så stor, dvs.: v '= 4v.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
