Перетягування - це сила тертя, що виникає через тертя між тілом і рідиною. Ця сила діє в напрямку, паралельному поверхні тіла, і, у багатьох випадках, пропорційна квадрату швидкості, з якою тіло рухається відносно рідини.
Що таке сила опору?
Існує три різних типи сили опору, ці сили називаються поверхневий опір, перетягування фігури і хвильове перетягування.
Загалом, сила тяги, також відомий як опірзрідина, так багато може бути аеродинаміка подібно до гідродинаміка, для випадків, коли тіло рухається відповідно в газоподібному та рідкому середовищах.
Перетягування в більшості випадків пропорційна квадрату швидкостітіла по відношенню до середовища, в якому воно рухається, але також і безпосередньо пропорційна площі тіла, поперечній потоку ліній рідини.
На додаток до цих факторів, форма тіла здатна суттєво змінити вплив сили опору на нього, що все залежить від того, як протікають лінії рідини. Пізніше ми пояснимо, якими вони є.
Дивисьтакож: Все, що потрібно знати про гідростатику
рідинні лінії
лінії рідини є особливості, що використовуються для полегшення розуміння сил опору. Це геометричні конструкції, які також називають рідинними динамічними лініями. Вони вказують на те, як рухаються шари рідини.
У тому випадку, коли є динамічні лінії рідини перекриття і паралельно, потік рідини є ламінарним, і на тіло, що рухається над ним, діє дуже мала сила опору. У цьому випадку між шарами рідини існує лише тертя, тому ми говоримо, що воно має лише в'язкість.
Коли динамічні лінії рідини не паралельні одна одній, ми говоримо, що потік рідини через тіло є хаотичний. Цей тип потоку здатний значно зменшити швидкість, з якою рухається тіло через це середовище, що нагадує випадок, коли плавець намагається плавати проти течії бурхливої річки.
поверхневий опір
Поверхневий опір - це сила, спричинена переміщенням тіла напрямкупротилежний до рідини. Він виникає завдяки контакту між рідиною та тілом через безпосередній контактний шар на його поверхні.
Цей тип опору виникає через шорсткість поверхні тіла, яка рухається в рідині, оскільки сама шорсткість забезпечує a площівконтактбільший між обома.
Перетягування поверхні широко досліджується в Росії професійні змагання з плавання, що використовується одяггладка, здатний значно зменшити зникнення рідини, поки плавець рухається в рідкому середовищі.
Дивисьтакож: Як відбувається явище конвекції та як воно працює
перетягування фігури
Перетягування фігури є результатом різницяв тиску між різними частинами тіла, що рухаються через рідину.
Коли тіло рухається з досить високою швидкістю через рідину, відразу за нею a турбулентний регіон, тиск яких менше тиску перед тілом. Ця різниця тисків призводить до a перетягуваннянавпакидосенсруху тіла.
Для зменшення поверхневого опору втягуються предмети, призначені для руху в рідині аеродинамічні форми, і ця умова виходить, коли площа тіла, перпендикулярна потоку ліній рідина.
Дивисьтакож: Теплова рівновага - навчіться обчислювати температуру рівноваги
хвильове перетягування
Хвильове перетягування відбувається лише тоді, коли якесь тіло рухається біля поверхні води, як коли плавці штовхативода вниз, буття штовхнувдлявгору, але також втрачаючи частину свого кінетична енергія через “бар’єр” води, що утворюється перед нею.
Іншим прикладом може бути корабель, який у русі утворює хвилі волочіння перед носом. Хвильовий опір не виникає, коли тіла рухаються повністю зануреними у воду.
Формула сили перетягування
Перевірте формулу, яка використовується для розрахунку сили опору:
Ç - коефіцієнт опору
ρ - щільність рідини (кг / м3)
THE - площа тіла, поперечна динамічним лініям рідини (м²)
v - швидкість тіла (м / с)
Формула пов'язує силу опору з щільність середини, площа поперечного перерізу тіла та квадрат швидкості цього тіла, але це також відноситься до коефіцієнт опору С - безрозмірна величина, яка безпосередньо залежить від форми об’єкта, наприклад, у випадку сферичних об’єктів. Коефіцієнт опору становить дорівнює 0,5.
Дивисьтакож: Відкриття фізики, що сталися в результаті нещасного випадку
термінальна швидкість
Коли об’єкт значних розмірів падає з великої висоти, сила опору балансує із силою Вага об'єкта. Таким чином, результуюча сила на об'єкт стає нульовою, і він продовжує свій рух прямолінійно з постійною швидкістю, відповідно до 1-й закон Ньютона, закон інерції.
Швидкість, з якою предмет потрапляє на землю після випуску в повітря, називається швидкістьтермінал, можна обчислити, використовуючи такий вираз, примітка:
Дивисьтакож:Як розв’язати вправи із законом Ньютона
Розв’язані вправи на силу опору
Питання 1) Сферичний об’єкт (C = 0,5) з площею перерізу 7,0 см² (7.0.10-4 м²) рухається в повітрі зі швидкістю 10,0 м / с. Знаючи, що щільність повітря становить приблизно 1,0 кг / м³, а щільність об’єкта - 800 кг / м³, визначте величину сили опору на цьому об’єкті.
а) 0,750 Н
б) 0,0550 н
в) 0,0175 н
г) 0,2250 н
д) 0,5550 н
Шаблон: Літера С
Дозвіл:
Вправа просить нас розрахувати інтенсивність сили опору, для цього достатньо замінити дані, зазначені у формулі, дотримуйтесь:
Питання 2) Перегляньте твердження про силу перетягування, а потім поставте прапорець біля правильної альтернативи:
I - сила опору пропорційна квадрату швидкості тіла.
II - Чим більша щільність середовища, тим більша інтенсивність сили опору чинить тіло, яке перетинає його.
III - Кінцева швидкість тіла, що рухається в рідкому середовищі, не залежить від маси об’єкта.
Вони є правда:
а) Тільки я
б) І та ІІ
в) I, II та III
г) Тільки II
д) ІІ та ІІІ
Шаблон: Літера Б
Дозвіл:
Правильними альтернативами є I та II. Що стосується альтернативи II, то щільність середовища прямо пропорційна силі опору, тому правильною альтернативою є буква b.
Питання 3) Тіло масою m вивільняється з певної висоти по відношенню до землі, в області, де присутній атмосферні гази, що потрапляють під дію його ваги та сили опору повітря. Друге тіло тієї ж форми та розміру, але в чотири рази перевищує масу, скидається з тієї ж висоти за однакових умов. Визначте залежність між кінцевою швидкістю другого тіла (v ') та кінцевою швидкістю першого тіла (v).
а) v '= 3v
б) v '= v / 4
в) v '= 4v
г) v '= v / 2
д) v '= 16v
Шаблон: Літера С
Дозвіл:
Оскільки маса другого тіла в чотири рази перевищує масу першого тіла, а кінцева швидкість залежить від квадратний корінь маси, кінцева швидкість тіла, яка в чотири рази перевищує масив, буде вдвічі більшою, тобто: v '= 4v.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики