Сопротивление - это сила трения, возникающая через трение между телом и жидкостью. Эта сила действует в направлении, параллельном поверхности тела, и во многих случаях пропорциональна квадрату скорости, с которой тело движется относительно жидкости.
Что такое сила сопротивления?
Есть три различных типа сил сопротивления, эти силы называются сопротивление поверхности, перетаскивание формы а также волновое сопротивление.
В целом сила сопротивления, также известен как сопротивлениеизжидкость, так много может быть аэродинамика нравиться гидродинамика, для случаев, когда тело движется в газовой и жидкой средах соответственно.
Сопротивление, в большинстве случаев, составляет пропорционально квадрату скороститела по отношению к окружающей среде, в которой оно движется, но и напрямую пропорциональна площади тела, поперечной потоку в жидкостных линиях.
В дополнение к этим факторам, форма тела способна сильно изменить способ воздействия на него силы сопротивления, все это зависит от того, как текут линии жидкости. Позже мы объясним, что это такое.
Посмотритетакже: Все, что вам нужно знать о гидростатике
линии жидкости
линии жидкости функции, используемые для облегчения понимания сил сопротивления. Это геометрические конструкции, также называемые гидродинамическими линиями. Они указывают, как движутся слои жидкости.
В случае, когда линии гидродинамики перекрытие а также параллельно поток жидкости ламинарный, и на движущееся по нему тело действует очень небольшая сила сопротивления. В этом случае существует только трение между слоями жидкости, поэтому мы говорим, что у нее есть только вязкость.
Когда гидродинамические линии не параллельны друг другу, мы говорим, что поток жидкости, проходящий через тело, равен хаотичный. Этот тип потока способен значительно снизить скорость движения тела через эту среду, как в случае, когда пловец пытается плыть против течения бурной реки.
сопротивление поверхности
Сопротивление поверхности - это сила, вызванная движением тела в направлениепротивоположный к жидкости. Он возникает благодаря контакту между жидкостью и телом через слой непосредственного контакта на его поверхности.
Этот тип сопротивления возникает из-за шероховатости поверхности тела, которое движется в жидкости, поскольку шероховатость сама по себе обеспечивает областьвконтактбольше между обоими.
Перетаскивание поверхности широко исследуется в профессиональные соревнования по плаванию, что используется одеждагладкий, возможность значительно уменьшить сопротивление жидкости при движении пловца в жидкой среде.
Посмотритетакже: Как возникает явление конвекции и как оно работает
перетаскивание формы
Перетаскивание формы является результатом разницав давление между различными частями тела, движущимися через жидкость.
Когда тело движется через жидкость с достаточно высокой скоростью, сразу за ним неспокойный регион, давление которого меньше давления перед телом. Эта разница давлений приводит к тащитьнаоборотксмыслдвижения тела.
Чтобы уменьшить сопротивление поверхности, объекты, которые предназначены для перемещения в жидкостях, рисуются в аэродинамические формы, и это условие достигается, когда область тела, которая перпендикулярна потоку линий жидкость.
Посмотритетакже: Тепловое равновесие - научитесь рассчитывать равновесную температуру
волновое сопротивление
Волновое сопротивление возникает только тогда, когда любое тело движется у поверхности воды, как когда пловцы толкатьвода вниз, существование толкнулдлявверх, но также теряя часть вашего кинетическая энергия из-за того, что перед ним образуется «барьер» из воды.
Другой пример - корабль, который во время движения образует волны сопротивления перед носом. Волновое сопротивление не возникает, когда тела движутся полностью погруженными в воду.
Формула силы сопротивления
Проверьте формулу, используемую для расчета силы сопротивления:
Ç - коэффициент трения
ρ - плотность жидкости (кг / м³)
THE - площадь тела, поперечная линиям гидродинамики (м²)
v - скорость тела (м / с)
Формула связывает силу сопротивления с плотность середины, площади поперечного сечения тела и квадрата скорости этого тела, но это также относится к коэффициент лобового сопротивления C - безразмерная величина, которая напрямую зависит от формы объекта, например, в случае сферических объектов. Коэффициент лобового сопротивления равен равно 0,5.
Посмотритетакже: Открытия в физике, произошедшие случайно
конечная скорость
Когда объект значительного размера падает с большой высоты, сила сопротивления уравновешивается силой Масса объекта. Таким образом, результирующая сила, действующая на объект, становится нулевой, и он продолжает свое движение по прямой траектории с постоянной скоростью в соответствии с 1-й закон Ньютона, закон инерции.
Скорость, с которой объект ударяется о землю после того, как его выпустили в воздух, называется скоростьТерминал, можно рассчитать с использованием следующего выражения, обратите внимание:
Посмотритетакже:Как решать упражнения на закон Ньютона
Решенные упражнения на силу сопротивления
Вопрос 1) Сферический объект (C = 0,5) с площадью поперечного сечения 7,0 см² (7,0,10-4 м²) движется по воздуху со скоростью 10,0 м / с. Зная, что плотность воздуха составляет примерно 1,0 кг / м³, а плотность объекта составляет 800 кг / м³, определите величину силы сопротивления этому объекту.
а) 0,750 Н
б) 0,0550 Н
в) 0,0175 Н
г) 0,2250 Н
д) 0,5550 Н
Шаблон: Буква C
разрешение:
В упражнении нас просят рассчитать интенсивность силы сопротивления, для этого просто замените данные, указанные в формуле, обратите внимание:
Вопрос 2) Просмотрите утверждения о силе сопротивления, затем отметьте правильный вариант:
I - Сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости тела.
II - Чем больше плотность среды, тем больше сила сопротивления, оказываемая телом, которое ее пересекает.
III - Конечная скорость тела, движущегося в текучей среде, не зависит от массы объекта.
Они есть правда:
а) Только я
б) I и II
в) I, II и III
г) Только II
д) II и III
Шаблон: Письмо B
Разрешение:
Правильные альтернативы - I и II. Что касается варианта II, плотность среды прямо пропорциональна силе сопротивления, поэтому правильной альтернативой является буква b.
Вопрос 3) Тело массой m выпускается с определенной высоты по отношению к земле в области присутствия атмосферных газов, падающих под действием его веса и силы сопротивления воздуха. Второе тело той же формы и размера, но в четыре раза больше массы, сбрасывается с той же высоты при тех же условиях. Определите соотношение между конечной скоростью второго тела (v ') и конечной скоростью первого тела (v).
а) v '= 3v
б) v '= v / 4
в) v '= 4v
г) v '= v / 2
д) v '= 16v
Шаблон: Буква C
Разрешение:
Поскольку масса второго тела в четыре раза больше массы первого тела, конечная скорость зависит от квадратный корень из массы, конечная скорость тела, которое в четыре раза массивнее, будет вдвое больше, то есть: v '= 4v.
Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики