Drag je a trecia sila pôsobiaca cez trenie medzi telom a tekutinou. Táto sila pôsobí v smere rovnobežnom s povrchom tela a v mnohých prípadoch je úmerná druhej mocnine rýchlosti, akou sa telo pohybuje vzhľadom na tekutinu.
Čo je to ťažná sila?
Existujú tri rôzne typy ťahových síl, tieto sily sa nazývajú povrchový odpor, ťahať tvar a pretiahnutie vlny.
Všeobecne platí, že ťažná sila, taktiež známy ako odporztekutina, toľko môže byť aerodynamika Páči sa mi to hydrodynamika, pre prípady, keď sa telo pohybuje v plynnom, respektíve kvapalnom prostredí.
Ťahom je vo väčšine prípadov úmerné druhej mocnine rýchlostitela vo vzťahu k prostrediu, v ktorom sa pohybuje, ale aj priamo proporcionálne k ploche tela priečne na tok tekutinových vedení.
Okrem týchto faktorov je tvar tela schopný výrazne zmeniť spôsob, akým na neho pôsobí ťahová sila, čo všetko závisí od toho, ako prúdia vedenia kvapaliny. Neskôr vysvetlíme, o čo ide.
Pozritiež: Všetko, čo potrebujete vedieť o hydrostatike
tekutinové vedenia
tekutinové vedenia sú funkcie používané na uľahčenie pochopenia ťahových síl. Jedná sa o geometrické konštrukcie, ktoré sa tiež nazývajú fluidné dynamické čiary. Označujú, ako sa pohybujú vrstvy tekutiny.
V prípade, že sú fluidné dynamické čiary nad sebou a paralelne, tok tekutiny je laminárny a na telo pohybujúce sa po nej pôsobí veľmi malá odporová sila. V tomto prípade existuje iba trenie medzi vrstvami kvapaliny, takže hovoríme, že má iba viskozita.
Keď dynamické čiary tekutiny nie sú navzájom rovnobežné, hovoríme, že tok tekutiny telom je chaotický. Tento typ toku je schopný výrazne znížiť rýchlosť, akou sa telo pohybuje prostredníctvom tohto média pripomína prípad, keď sa plavec snaží plávať proti prúdu búrlivej rieky.
povrchový odpor
Povrchový odpor je sila spôsobená pohybom telesa dovnútra smeropak k tekutine. Vzniká vďaka kontaktu medzi tekutinou a telom, prostredníctvom bezprostrednej kontaktnej vrstvy na jeho povrchu.
Tento typ odporu vzniká z dôvodu drsnosti povrchu tela, ktorý sa pohybuje v tekutine, pretože samotná drsnosť poskytuje a oblastivkontaktväčšie medzi oboma.
Preťahovanie povrchu je široko skúmané v profesionálne plavecké preteky, čo sa používa oblečeniehladký, schopný výrazne znížiť odpor kvapaliny, zatiaľ čo sa plavec pohybuje v kvapalnom prostredí.
Pozritiež: Ako sa vyskytuje fenomén konvekcie a ako funguje
ťahať tvar
Presunutie tvaru vyplýva z a rozdielv tlak medzi rôznymi časťami tela pohybujúcimi sa tekutinou.
Keď sa telo pohybuje dostatočne vysokou rýchlosťou tekutinou, tesne za ňou a turbulentná oblasť, ktorého tlak je menší ako tlak pred telom. Výsledkom tohto tlakového rozdielu je a ťahaťnaopakdozmyselpohybu tela.
S cieľom znížiť povrchový odpor sú nakreslené objekty, ktoré sú určené na pohyb v tekutinách aerodynamických tvarov a táto podmienka sa získa, keď plocha tela, ktorá je kolmá na tok čiar tekutina.
Pozritiež: Tepelná rovnováha - naučte sa vypočítať rovnovážnu teplotu
pretiahnutie vlny
K vlneniu dochádza iba pri pohybe ľubovoľného tela blízko povrchu vody, ako keď plavci tamvoda dole, bytia tlačilprehore, ale tiež stratiť časť svojej Kinetická energia kvôli „bariére“ vody, ktorá sa vytvára pred ňou.
Ďalším príkladom by mohla byť loď, ktorá pri pohybe vytvára pred svojím úklonom vlečné vlny. K vlneniu nedochádza, keď sa telesá pohybujú úplne ponorené vo vode.
Vzorec sily ťahu
Skontrolujte vzorec použitý na výpočet ťažnej sily:
Ç - koeficient odporu
ρ - hustota kvapaliny (kg / m³)
THE - plocha tela priečne na fluidné dynamické čiary (m²)
v - rýchlosť tela (m / s)
Vzorec vzt'ahuje vzt'ahovú silu na hustota v strede, prierezová plocha tela a druhá mocnina rýchlosti tohto tela, ale tiež sa to týka koeficient odporu C - bezrozmerná veličina, ktorá priamo závisí od tvaru objektu, napríklad v prípade sférických predmetov. Koeficient odporu je rovná sa 0,5.
Pozritiež: Fyzikálne objavy, ktoré sa stali náhodou
koncová rýchlosť
Keď predmet významnej veľkosti spadne z veľkých výšok, sila odporu sa vyrovná so silou Váha objektu. Týmto spôsobom sa výsledná sila na objekt deaktivuje a pokračuje v pohybe priamou cestou s konštantnou rýchlosťou podľa Newtonov 1. zákon, zákon zotrvačnosti.
Rýchlosť, akou predmet po uvoľnení do vzduchu dopadne na zem, sa nazýva rýchlosťterminál, možno vypočítať pomocou nasledujúceho výrazu, poznámka:
Pozritiež:Ako vyriešiť Newtonove zákonné cvičenia
Vyriešené cviky na silu odporu
Otázka 1) Sférický objekt (C = 0,5) s plochou prierezu 7,0 cm² (7,0.10-4 m²) cestuje vzduchom rýchlosťou 10,0 m / s. S vedomím, že hustota vzduchu je približne 1,0 kg / m³ a že hustota objektu je 800 kg / m³, určte veľkosť tažnej sily na tento objekt.
a) 0,750 N
b) 0,0550 N
c) 0,0175 N
d) 0,2250 N
e) 0,5550 N
Šablóna: Písmeno C
Rozhodnutie:
Cvičenie od nás žiada, aby sme vypočítali intenzitu sily ťahu, stačí nahradiť údaje uvedené vo vzorci a sledovať:
Otázka 2) Skontrolujte vyhlásenia o sile odporu a potom začiarknite správnu alternatívu:
I - Sila odporu je úmerná druhej mocnine rýchlosti tela.
II - Čím väčšia je hustota média, tým väčšia je intenzita brzdnej sily vyvíjanej telesom, ktoré ju križuje.
III - Konečná rýchlosť telesa pohybujúceho sa v tekutom médiu nezávisí od hmotnosti objektu.
Oni sú pravda:
a) Iba ja
b) I a II
c) I, II a III
d) Iba II
e) II a III
Šablóna: Písmeno B
Rozhodnutie:
Správne alternatívy sú I a II. Vo vzťahu k alternatíve II je hustota média priamo úmerná silovej sile, takže správnou alternatívou je písmeno b.
Otázka 3) Teleso s hmotnosťou m sa uvoľňuje z určitej výšky vo vzťahu k zemi, v oblasti, kde sú prítomné atmosférické plyny, ktoré pôsobia na svoju hmotnosť a silu vzduchu. Druhé telo rovnakého tvaru a veľkosti, ale štvornásobku hmotnosti, sa zhodí z rovnakej výšky za rovnakých podmienok. Určte vzťah medzi konečnou rýchlosťou druhého telesa (v ') a konečnou rýchlosťou prvého telesa (v).
a) v '= 3v
b) v '= v / 4
c) v '= 4v
d) v '= v / 2
e) v '= 16v
Šablóna: Písmeno C
Rozhodnutie:
Pretože hmotnosť druhého telesa je štvornásobkom hmotnosti prvého telesa a konečná rýchlosť závisí od druhá odmocnina hmotnosti, konečná rýchlosť telesa, ktorá je štyrikrát hmotnejšia, bude dvakrát väčšia, tj: v '= 4v.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky