Drag är en friktionskraft som uppstår genom friktion mellan kroppen och vätskan. Denna kraft verkar i en riktning parallell med kroppens yta och är i många fall proportionell mot kvadraten för den hastighet med vilken kroppen rör sig i förhållande till vätskan.
Vad är dragkraft?
Det finns tre olika typer av dragkrafter, dessa krafter kallas ytmotstånd, form dra och vågdrag.
I allmänna termer, dragningskraft, också känd som motståndavvätska, så mycket kan vara aerodynamik tycka om hydrodynamik, för fall där kroppen rör sig i gasformiga respektive flytande medier.
Drag är i de flesta fall proportionellt mot hastighetens kvadratav kroppen i förhållande till den miljö där den rör sig, men också direkt proportionellt mot kroppens område tvärs med vätskelinjernas flöde.
Förutom dessa faktorer kan kroppens form förändra det sätt som dragkraften verkar på, vilket beror på hur vätskelinjerna flyter. Senare kommer vi att förklara vad de är.
Seockså: Allt du behöver veta om hydrostatik
flytande linjer
flytande linjer är funktioner som används för att underlätta förståelsen av dragkrafter. Dessa är geometriska konstruktioner, även kallade flytande dynamiska linjer. De visar hur skikten i en vätska rör sig.
I fallet där de flytande dynamiska linjerna är överlappande och parallell, vätskeflödet är laminärt och mycket liten dragkraft utövas på en kropp som rör sig över den. I det här fallet finns det bara friktion mellan vätskans lager, så vi säger att den bara har viskositet.
När de vätskedynamiska linjerna inte är parallella med varandra säger vi att vätskeflödet som passerar genom kroppen är kaotisk. Denna typ av flöde kan kraftigt minska hastigheten med vilken kroppen rör sig genom detta medium, som liknar fallet där en simmare försöker simma mot strömmen i en turbulent flod.
ytmotstånd
Ytdrag är den kraft som orsakas av att en kropp flyttas in riktningmotsatt till vätskan. Det uppstår tack vare kontakten mellan vätskan och kroppen, genom ett omedelbart kontaktskikt på dess yta.
Denna typ av drag uppstår på grund av grovheten hos en kroppsyta som rör sig i vätskan, eftersom grovheten i sig ger en områdeiKontaktstörre mellan båda.
Ytdragning utforskas allmänt i professionella simtävlingar, vad används kläderslät, kunna avsevärt minska vätskesläget medan simmaren rör sig i flytande medium.
Seockså: Hur sker fenomenet konvektion och hur det fungerar
formdragning
Formdraget är resultatet av a skillnadi tryck mellan olika delar av en kropp som rör sig genom en vätska.
När en kropp rör sig i tillräckligt hög hastighet genom en vätska, precis bakom den a turbulent område, vars tryck är mindre än trycket framför kroppen. Denna tryckdifferens resulterar i a dragmotsatstillkänslakroppsrörelse.
För att minska ytsläppen dras in objekt som är utformade för att transporteras i vätskor aerodynamiska former, och detta tillstånd uppnås när det område av kroppen som är vinkelrätt mot flödet av vätska.
Seockså: Termisk jämvikt - lär dig att beräkna jämviktstemperatur
vågdrag
Vågdragning sker bara när någon kropp rör sig nära vattenytan, som när simmare skjuta påvattnet ner, vara tryckteförupp, men också förlora en del av din rörelseenergi på grund av "vattenbarriären" som bildas framför den.
Ett annat exempel skulle vara ett fartyg som bildar dragvågor framför bågen när det är i rörelse. Vågdragning uppstår inte när kroppar rör sig helt nedsänkta i vatten.
Dragkraftsformel
Kontrollera formeln som används för att beräkna dragkraften:
Ç - dra koefficient
ρ - vätskedensitet (kg / m³)
DE - kroppsarea tvärs vätskedynamiska linjer (m²)
v - kroppshastighet (m / s)
Formeln relaterar dragkraften till densitet av mitten, kroppens tvärsnittsarea och kvadrat för kroppens hastighet, men det hänvisar också till en dragkoefficient C - en dimensionslös kvantitet som beror direkt på objektets form, till exempel för sfäriska objekt. Dragkoefficienten är lika med 0,5.
Seockså: Fysikupptäckter som hände av en olycka
terminalhastighet
När ett objekt av betydande storlek faller från stora höjder balanserar dragkraften med kraften Vikt av objektet. På detta sätt blir den resulterande kraften på objektet noll och det fortsätter sin rörelse i en rak väg, med konstant hastighet, enligt Newtons första lag, tröghetslagen.
Den hastighet med vilken ett objekt träffar marken efter att ha släppts i luften, kallas hastighetterminal, kan beräknas med följande uttryck, notera:
Seockså:Hur man löser Newtons lagövningar
Lösta övningar på dragkraft
Fråga 1) Ett sfäriskt föremål (C = 0,5) med en tvärsnittsarea på 7,0 cm² (7.0.10-4 m²) färdas genom luften med en hastighet av 10,0 m / s. Att veta att luftens densitet är ungefär 1,0 kg / m³ och att objektets densitet är 800 kg / m³, bestämma storleken på dragkraften på det objektet.
a) 0,750 N
b) 0,0550 N
c) 0,0175 N
d) 0,2250 N
e) 0,5550 N
Mall: Bokstaven C
Upplösning:
Övningen ber oss att beräkna dragkraftintensiteten, för att göra det, bara ersätta data som informeras i formeln, notera:
Fråga 2) Granska uttalandena om dragkraften och markera sedan rätt alternativ:
I - Dragkraften är proportionell mot kvadraten på kroppens hastighet.
II - Ju större mediets densitet, desto större intensitet av dragkraften som utövas av en kropp som korsar den.
III - Den slutliga hastigheten för en kropp som rör sig i ett flytande medium beror inte på objektets massa.
Dom är Sann:
a) Endast jag
b) I och II
c) I, II och III
d) Endast II
e) II och III
Mall: Bokstaven B
Upplösning:
De rätta alternativen är I och II. När det gäller alternativ II är mediets densitet direkt proportionell mot dragkraften, så det korrekta alternativet är bokstaven b.
Fråga 3) En kropp med massa m frigörs från en viss höjd i förhållande till marken, i ett område där det finns närvaro av atmosfäriska gaser som faller under effekten av dess vikt och luftens dragkraft. En andra kropp, med samma form och storlek, men fyra gånger massan, tappas från samma höjd under samma förhållanden. Bestäm förhållandet mellan den andra kroppens terminalhastighet (v ') och den första kroppens (v) terminalhastighet.
a) v '= 3v
b) v '= v / 4
c) v '= 4v
d) v '= v / 2
e) v '= 16v
Mall: Bokstaven C
Upplösning:
Eftersom massan av den andra kroppen är fyra gånger den första kroppens massa och den slutliga hastigheten beror på kvadratroten av massan, kroppens terminalhastighet som är fyra gånger så massiv blir dubbelt så stor, dvs: v '= 4v.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare