Vlečenje je sila trenja, ki nastane skozi trenje med telesom in tekočino. Ta sila deluje v smeri, vzporedni s površino telesa, in je v mnogih primerih sorazmerna kvadratu hitrosti, s katero se telo giblje glede na tekočino.
Kaj je sila vlečenja?
Obstajajo tri različne vrste vlečnih sil, ki se imenujejo te sile površinski upor, povleci obliko in vlečenje valov.
Na splošno je vlečna sila, poznan tudi kot odpornostodtekočina, toliko je lahko aerodinamika všeč hidrodinamika, za primere, ko se telo giblje v plinastem oziroma tekočem mediju.
Vlečenje je v večini primerov sorazmerno s kvadratom hitrostitelesa glede na okolje, v katerem se giblje, ampak tudi neposredno sorazmerno s površino telesa, prečno pretoku tekočinskih vodov.
Poleg teh dejavnikov lahko oblika telesa močno spremeni način delovanja sile vlečenja nanj, kar je vse odvisno od tega, kako tekočinske črte tečejo. Kasneje bomo razložili, kaj so.
Poglejtudi: Vse, kar morate vedeti o hidrostatiki
tekočinske črte
tekočinske črte so funkcije, ki se uporabljajo za lažje razumevanje vlečnih sil. Gre za geometrijske konstrukcije, imenovane tudi fluidne dinamične črte. Označujejo, kako se gibljejo plasti tekočine.
V primeru, ko so dinamične črte tekočine prekrivanje in vzporedno, pretok tekočine je laminarno in na telo, ki se premika po njem, deluje zelo malo vlečne sile. V tem primeru je med plastmi tekočine le trenje, zato pravimo, da ima le viskoznost.
Kadar dinamične črte tekočine niso vzporedne, rečemo, da je pretok tekočine skozi telo kaotično. Ta vrsta pretoka je zmožna močno zmanjšajo hitrost gibanja telesa skozi ta medij, podoben primeru, ko plavalec poskuša plavati proti toku nemirne reke.
površinski upor
Površinski upor je tista sila, ki jo povzroči premikanje telesa smernasprotno na tekočino. Nastane zahvaljujoč stiku med tekočino in telesom skozi takojšen kontaktni sloj na njegovi površini.
Ta vrsta upora nastane zaradi hrapavosti telesne površine, ki se premika v tekočini, saj hrapavost sama zagotavlja a območjevstikvečji med obema.
Povlečenje površin je široko raziskano v Ljubljani profesionalna plavalna tekmovanja, kaj se uporablja oblačilagladko, lahko znatno zmanjša upor tekočine, medtem ko se plavalec premika v tekočem mediju.
Poglejtudi: Kako se pojav konvekcije pojavi in kako deluje?
povleci obliko
Vlečenje oblike je rezultat iz a Razlikav pritisk med različnimi deli telesa, ki se premikajo skozi tekočino.
Ko se telo giblje z dovolj visoko hitrostjo skozi tekočino, tik za njo a turbulentna regija, katerega tlak je manjši od tlaka pred telesom. Ta razlika v tlaku povzroči a povlecitenasprotnodosmiselgibanja telesa.
Da bi zmanjšali površinski upor, se vlečejo predmeti, ki so zasnovani za potovanje v tekočinah aerodinamične oblike, ta pogoj pa dobimo, ko je površina telesa pravokotna na pretok črt tekočina.
Poglejtudi: Toplotno ravnotežje - naučite se izračunavati ravnotežno temperaturo
vlečenje valov
Vlečenje valov se zgodi le, če se katero koli telo premakne blizu površine vode, kot takrat, ko plavalci potisnitevoda navzdol, biti potisnilzagor, ampak tudi izgubiti del svojega kinetična energija zaradi "pregrade" vode, ki se tvori pred njo.
Drug primer bi bila ladja, ki med premikanjem oblikuje vlečne valove pred svojim premcem. Vlečenje valov se ne zgodi, ko se telesa premikajo popolnoma potopljena v vodo.
Formula sile vlečenja
Preverite formulo, uporabljeno za izračun vlečne sile:
Ç - koeficient upora
ρ - gostota tekočine (kg / m³)
THE - površina telesa, prečna na tekoče dinamične črte (m²)
v - hitrost telesa (m / s)
Formula povezuje vlečno silo z gostoto sredine, površina preseka telesa in kvadrat hitrosti tega telesa, vendar se nanaša tudi na koeficient upora C - brezdimenzionalna količina, ki je neposredno odvisna od oblike predmeta, na primer pri sferičnih predmetih. Koeficient upora je enako 0,5.
Poglejtudi: Odkritja fizike, ki so se zgodila po nesreči
končna hitrost
Ko predmet velike velikosti pade z velike višine, se sila vlečenja uravnoteži s silo Utež predmeta. Na ta način nastala sila na predmet postane nična in nadaljuje svoje gibanje po ravni poti s konstantno hitrostjo, v skladu s Newtonov prvi zakon, zakon vztrajnosti.
Hitrost, s katero predmet po izpustu v zrak udari o tla, se imenuje hitrostterminal, lahko izračunamo z naslednjim izrazom, opomba:
Poglejtudi:Kako rešiti Newtonove zakonske vaje
Rešene vaje na vlečno silo
Vprašanje 1) Sferični objekt (C = 0,5) s površino preseka 7,0 cm² (7.0.10-4 m²) potuje po zraku s hitrostjo 10,0 m / s. Če veste, da je gostota zraka približno 1,0 kg / m³ in da je gostota predmeta 800 kg / m³, določite velikost vlečne sile na tem predmetu.
a) 0,750 N
b) 0,0550 N.
c) 0,0175 N
d) 0,2250 N
e) 0,5550 N
Predloga: Črka C
Resolucija:
Vaja nas prosi, da izračunamo intenzivnost sile vlečenja, za to pač nadomestimo podatke, navedene v formuli, opomba:
Vprašanje 2) Preglejte izjave o sili vlečenja in nato označite pravilno možnost:
I - Uporna sila je sorazmerna kvadratu telesne hitrosti.
II - Večja kot je gostota medija, večja je intenzivnost vlečne sile, ki jo deluje telo, ki ga prečka.
III - Končna hitrost telesa, ki se giblje v tekočem mediju, ni odvisna od mase predmeta.
So prav:
a) Samo jaz
b) I in II
c) I, II in III
d) Samo II
e) II in III
Predloga: Črka B
Resolucija:
Pravilni alternativi sta I in II. Kar zadeva alternativo II, je gostota medija neposredno sorazmerna z vlečno silo, zato je prava alternativa črka b.
Vprašanje 3) Telo z maso m se sprosti z določene višine glede na tla v območju, kjer so prisotni atmosferski plini, ki vplivajo na njegovo težo in zračno silo. Drugo telo iste oblike in velikosti, vendar štirikrat večje mase, se pod enakimi pogoji spusti z enake višine. Določite razmerje med končno hitrostjo drugega telesa (v ') in končno hitrostjo prvega telesa (v).
a) v '= 3v
b) v '= v / 4
c) v '= 4v
d) v '= v / 2
e) v '= 16v
Predloga: Črka C
Resolucija:
Ker je masa drugega telesa štirikrat večja od mase prvega telesa in je končna hitrost odvisna od kvadratni koren mase, bo štirikrat večja končna hitrost telesa dvakrat večja, tj: v '= 4v.
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
