Сила сопротивления воздуха – а без нее никак
Мы настолько привыкли к тому, что окружены воздухом, что зачастую не обращаем на это внимания. Речь здесь идет, прежде всего, о прикладных технических задачах, при решении которых на первых порах забывается, что существует сила сопротивления воздуха.
Она напоминает о себе практически при любом действии. Хоть мы поедем на автомобиле, хоть полетим на самолете, даже если будем просто кидать камень. Вот и попробуем понять, что собой представляет сила сопротивления воздуха на примере простых случаев.
Вы не задумывались, почему автомобили имеют такую обтекаемую форму и ровную поверхность? А ведь все на самом деле очень понятно. Сила сопротивления воздуха складывается из двух величин – из сопротивления трения поверхности тела и сопротивления формы тела. С целью уменьшения силы трения и добиваются уменьшения неровностей и шероховатостей на внешних деталях при изготовлении автомобилей и любых иных транспортных средств.
Для этого их грунтуют, окрашивают, полируют и лакируют.
Подобная обработка деталей приводит к тому, что сопротивление воздуха, воздействующее на автомобиль, уменьшается, повышается скорость автомобиля и уменьшается расход топлива при движении. Наличие силы сопротивления объясняется тем, что при движении автомобиля воздух сжимается и перед ним создается область местного повышенного давления, а за ним, соответственно, область разрежения.
Надо отметить, что при повышенных скоростях движения машины основной вклад в сопротивление вносит форма авто. Сила сопротивления, формула расчета которой приведена ниже, определяет факторы, от которых она зависит.
Сила сопротивления = Сх*S*V2*r/2
где S – площадь передней проекции машины;
Cx – коэффициент, учитывающий аэродинамическое сопротивление;
V – скорость движения;
r — плотность воздуха.
Как нетрудно заметить из приведенной формулы, сила сопротивления не зависит от массы автомобиля. Основной вклад вносят два компонента – квадрат скорости и форма автомобиля. Т.е.
при повышении скорости движения в два раза в четыре раза увеличится сопротивление. Ну и поперечное сечение автомобиля оказывает значительное влияние. Чем более обтекаемым будет автомобиль, тем меньше сопротивление воздуха.
И в формуле есть еще параметр, который просто требует обратить на него пристальное внимание – плотность воздуха. Но его влияние уже более заметно при полетах самолетов. Как известно, с повышением высоты уменьшается плотность воздуха. Значит, соответственно будет уменьшаться сила его сопротивления. Однако и для самолета на величину оказываемого сопротивления будут по-прежнему влиять те же факторы – скорость движения и форма.
Не менее любопытной является история изучения влияния воздуха на точность стрельбы. Работы подобного характера велись давно, первые их описания относятся к 1742 году. Эксперименты проводились в разных странах, с различной формой пуль и снарядов. В итоге проведения исследований была определена оптимальная форма пули и соотношение ее головной и хвостовой части, разработаны баллистические таблицы поведения пули в полете.
В дальнейшем проводились исследования зависимости полета пули от ее скорости, продолжала отрабатываться форма пули, а также совершенствовалась методика исследования. Были разработаны математические модели и создан специальный математический инструмент – баллистический коэффициент. Он показывает соотношение сил аэродинамического сопротивления и сил инерции, действующих на пулю.
В статье рассмотрено, что собой представляет сила сопротивления воздуха, дана формула, позволяющая определить величину и степень влияния различных факторов на величину сопротивления, рассмотрено его воздействие в разных областях техники.
17 примеров сил сопротивления воздуха: подробные пояснения
В этой статье мы собираемся обсудить различные примеры сил сопротивления воздуха с подробным пониманием.
Скорость ветра имеет жизненно важное значение, когда речь идет о силе сопротивления воздуха. Вот список примеров силы сопротивления воздуха, которые мы собираемся обсудить ниже:
Закрытие незапертых дверей и оконЕсли вы оставите двери или окна без защелок, а через дверные проемы будет дуть сильный ветер, то он обязательно заклеит дверь, издавая громкий шум.
Дверь закрывается за счет силы сопротивления воздуха, действующей на дверь.
Сила воздуха изо рта выбрасывается, чтобы задуть свечу.
задувание свечей;Изображение Фото: Pixabay
Если вы выдуваете воздух с меньшей силой воздуха, свеча может не сдуться, следовательно, для выдувания свечи требуется некоторая сила сопротивления воздуха.
Подробнее о Является ли свет поперечной волной: почему, как и подробные факты.
Ветряная мельницаВетряные мельницы зависят от скорости ветра. Основной мотив ветряной мельницы — преобразовывать энергию ветра в электрическую энергии.
ветряные мельницы; Кредит изображения: PixabayЕсли сила сопротивления воздуха достаточно высока, чтобы привести лопасти в движение, вал, прикрепленный к лопастям, ускоряется с помощью пропеллеров, а двигатель, подключенный к валу, увеличивает скорость лопастей, тем самым преобразуя механическая энергия превращается в электрическую энергии.
Сила сопротивления воздуха также отвечает за то, что деревья затеняют свои сухие листья.
Листья затенены из-за ветра; Кредит изображения: PixabayБольшая сила сопротивления воздуха, воздействующая на кивки листьев, отрывает их от узлов и летит вместе с воздухом, а когда скорость ветра уменьшается, листья под действием силы тяжести падают на землю.
Подробнее о Означает ли постоянное ускорение постоянную скорость: подробные факты.
Песчаные дюныВ жарких пустынях песок уносится воздушным бризом, а так как это более легкая частица, то песок разносится на большие расстояния.
Песчаные дюны; Кредит изображения: PixabayВолнистая природа песчаных дюн объясняется тем, что частица также обладает волновой природой. частица движется в поперечной волне когда в этом районе дует сильный ветер.
ЗонтикЕсли во время сильного шторма не держать зонт по направлению ветра, то есть вероятность, что зонт улетит вместе с ветром.
Это также связано с силой сопротивления воздуха.
Вес воздушного шара направлен вниз к поверхности Земли. За счет этого натяжение струн монгольфьера действует вверх, а также в направлении вверх действует выталкивающая сила, благодаря которой шары могут перемещаться в воздухе.
Воздушный шар;Изображение Фото: Pixabay
Перед каждым полетом очень важно знать направление ветра. Хорошо зная направление ветра, человек выбирает полет в зависимости от того, в каком направлении он предпочитает путешествовать. Следовательно, сила сопротивления воздуха позволяет легко унести груз в пути.
Подробнее о Как найти нормальную силу на горизонтальной поверхности: несколько подходов и примеры задач.
Циклоны и штормыЕсли вы вышли на улицу во время падения циклона или шторма, заметили ли вы свою прогулку в этот период при сильном ветре с большой скоростью? Было действительно трудно сделать шаг вперед с нормальной скоростью, с которой вы обычно ходите, как будто что-то мешает вам идти правильно.
Изображение Фото: Pixabay
Эта сила, которая была возложена на ваше тело, и вы должны были оттолкнуть свое тело от этой силы, является силой сопротивления воздуха. Сила сопротивления воздуха очень высока во время циклонов или штормов, поэтому из-за этих ветров деревья вырываются с корнем, рушатся здания.
СамолетСамолет, летящий по воздуху, испытывает силу трения из-за сопротивления воздуха. Крылья и пропеллеры самолета помогают преодолеть эту силу сопротивления, прикладывая достаточную тягу, чтобы противостоять силе трения, создаваемой молекулами воздуха. Если высокая скорость сохраняется, то это может даже вызвать неустойчивое движение самолета.
ВолосыВьющиеся волосы также Пример силы сопротивления воздуха. Распущенные волосы легко поднимаются, когда ветерок касается ваших волос. Легкие по весу волосы легко попадают в раковину с легким ветерком.
Подробнее о Что такое постоянная отрицательная скорость: почему, как, когда и примеры проблем.
ПарапланеризмParaglide имеет парашют, соединенный с весом тела человека, летящего на параплане, с помощью веревки. Парашют создает силу сопротивления воздуха и выталкивающую силу, действующую в направлении вверх, которая поднимает человека в воздух.
Параглайдинг; Кредит изображения: PixabayЭто сопротивление воздуха, воздействующее на площадь поверхности парашюта, должно быть достаточно высоким, чтобы противодействовать весу человека, действующему вниз к Земле под действием силы тяжести.
Воздушный змейВоздушные змеи могут летать в воздухе из-за силы сопротивления воздуха, поднимающей змея вверх.
Летающий змей; Кредит изображения: PixabayСила натяжения создается в протекторе между точкой на кайте и пальцами, удерживающими протектор.
Поскольку воздушный змей легче по весу и имеет острые углы, он способен противостоять силе трения из-за воздуха и достигает вертикальной высоты над землей.
Сила сопротивления воздуха, воздействующая на деревья, сотрясает листья дерева и, таким образом, создает ветер от дерева. Кокосовая пальма даже кажется танцующей с ветром, когда на нее действует сила сопротивления воздуха.
Подробнее о Как найти частоту волны: формула, задачи, примеры и факты.
ПероПерья настолько нежные и легкие по весу, что их легко уносит ветром, на больших высотах они долго парят в воздухе и раскачиваются с одного места на другое.
Подъем пера с ветерком; Кредит изображения: PixabayПоскольку оно очень легкое, гравитационная сила, действующая на перо, очень мала, и поэтому его легко переносить на большое расстояние.
Шторы в полетеЗанавес окна колеблется вместе с воздухом также из-за силы сопротивления воздуха.
Сила, воздействующая на занавеску, имеет тенденцию льстить занавескам.
Подробнее о Увеличивается ли амплитуда волны: какие факторы, когда, как и подробные факты.
Неподшитые документыБумаги, хранящиеся без веса, легко теряются со стола, если включить вентилятор. Это также пример силы сопротивления воздуха.
Бумажный самолетик; Кредит изображения: PixabayБолее легкий ветерок не обеспечивает достаточной силы сопротивления, чтобы просто стряхнуть бумагу со стола, хотя он может хлопать верхнюю бумагу. Это зависит от качества бумаги, плотности и размера.
ВождениеПри движении автомобиля на высокой скорости воздух тормозит скорость автомобиля. По мере увеличения скорости автомобиля все большая и большая сила сопротивления воздуха будет оказываться на кузов автомобиля и людей, сидящих внутри автомобиля. Вы, должно быть, замечали синяки на лице в машине, ехавшей на хорошей скорости.
Воздушный шар очень легкий и упругий и легко уносится силой сопротивления воздуха.
Надувные шары;Изображение Фото: Pixabay
Из-за сопротивления воздуха воздушный шар движется вверх, а сила тяжести, действующая на воздушный шар, тянет его вниз. Выталкивающая сила также действует на воздушный шар, который тянет его вверх.
Подробнее о Изменяется ли частота света в зависимости от среды: и почему нет.
Часто задаваемые вопросыЧто такое сила сопротивления воздуха?Сила сопротивления воздуха будет вызывать только в присутствии воздуха, а не в космосе.
Сила воздействия воздуха на объекты, сопротивляющиеся его скорости или движению, называется силой сопротивления воздуха.
Сила сопротивления воздуха равна силе трения?Игровой автомат сила трения сила, возникающая при трении двух поверхностей друг о друга.
Сила сопротивления воздуха аналогична силе трения, когда поверхности летящего в воздухе объекта скользят сквозь молекулы воздуха. Сила трения возникает из-за молекул воздуха.
Сопротивление воздуха — НАУКА ВОСЬМОГО КЛАССА
Такие силы, как гравитация и трение, могут влиять на скорость и направление движения объекта.Сопротивление воздуха
Сопротивление воздуха , также известное как сопротивление, представляет собой силу, возникающую при движении в воздухе. Эта сила, как и трение, действует в направлении, противоположном объекту, движущемуся по воздуху, поскольку частицы воздуха сталкиваются с объектом, замедляя его. Чем больше площадь поверхности, тем больше частиц воздуха попадает на нее и тем больше сопротивление.
Например, грузовик с плоской передней частью будет испытывать большее сопротивление воздуха, в то время как спортивный автомобиль обтекаемой формы будет испытывать меньшее сопротивление воздуха, что позволит спортивному автомобилю двигаться быстрее.
ВСЕ объекты падают с одинаковой скоростью на Земле!?! |
Независимо от массы объекта (шар для боулинга или перо) все они должны падать на Землю с одинаковой скоростью.
В конце 16 века Галилей провёл знаменитый эксперимент с гравитацией, сбрасывая шары с Пизанской башни. Позже он катал мячи по наклонным пандусам. С помощью этих экспериментов Галилей показал, что гравитация ускоряет все объекты с одинаковой скоростью независимо от их веса. Убедитесь сами в этом видео! |
Не веришь мне!? Что ж, астронавты испытали это в космосе!
Посмотрите, как молоток и перо падают на Луну!
причина падения предметов с разной скоростью
Конечная скорость возникает в тот момент времени, когда сила тяжести, называемая весом, равна противодействующей силе сопротивления воздуха или трения. Другими словами, конечная скорость — это точка, в которой скорость (скорость движения падающего объекта) больше не увеличивается. Сила гравитации за вычетом силы сопротивления (или сопротивления воздуха) равна нулю. |
Видеогид:
|
Советы по теме
- Сопротивление воздуха — это сила, действующая в направлении, противоположном направлению движения объекта в воздухе, что приводит к его замедлению.
- Без сопротивления воздуха все объекты падают на Землю со скоростью 9,8 м/с2.
Скорость ветра имеет жизненно важное значение, когда речь идет о силе сопротивления воздуха. Вот список примеров силы сопротивления воздуха, которые мы собираемся обсудить ниже: —
Закрытие незапертых дверей и оконЕсли вы держите двери или окна без защелок, а через дверные проемы дует сильный ветер, то он обязательно заклеит дверь с громким шумом. Дверь закрывается за счет силы сопротивления воздуха, действующей на дверь.
Задувание свечиВоздушная сила выбрасывается изо рта, чтобы задуть свечу.
Задувание свечей;
Изображение предоставлено: PixabayЕсли вы дуете в воздух с меньшей силой воздуха, то свеча может не сдуться, следовательно, чтобы задуть свечу, требуется некоторая сила сопротивления воздуха.
Узнайте больше о том, является ли свет поперечной волной: почему, как и подробные факты.
Ветряная мельницаВетряная мельница зависит от скорости ветра. Основным мотивом ветряной мельницы является преобразование энергии ветра в электрическую энергию.
Ветряные мельницы; Изображение предоставлено: PixabayЕсли сила сопротивления воздуха достаточно высока, чтобы привести лопасти в движение, вал, прикрепленный к лопастям, ускоряется с помощью пропеллеров, а двигатель, подключенный к валу, увеличивает скорость лопастей, таким образом преобразуя механическую энергию. производится в электрическую энергию.
Затенение сухих листьев деревьевСила сопротивления воздуха также отвечает за то, что деревья затеняют свои сухие листья.
Листья, затененные ветром; Изображение предоставлено: Pixabay
Большая сила сопротивления воздуха, воздействующая на кивки листьев, отделяет их от узлов и летит вместе с воздухом, а когда скорость ветра уменьшается, листья падают на землю под действием силы тяжести.
Узнайте больше о том, означает ли постоянное ускорение постоянную скорость: подробные факты.
Песчаные дюныВ жарких пустынях песок уносится воздушным бризом, а так как это более легкая частица, то песок разносится на большие расстояния.
Песчаные дюны; Изображение предоставлено: PixabayВолнистая природа песчаных дюн объясняется тем, что частица также обладает волновой природой. Частица движется в поперечной волне, когда в этой области дует сильный ветер.
ЗонтВо время сильного шторма, если не держать зонт по направлению ветра, есть вероятность, что зонт улетит вместе с ветром.
Воздушный шар
Это также связано с силой сопротивления воздуха. Вес воздушного шара направлен вниз к поверхности Земли. Благодаря этому натяжение струн монгольфьера действует вверх, а также в направлении вверх действует выталкивающая сила, благодаря которой шары могут перемещаться в воздухе.
Воздушный шар;
Изображение предоставлено: PixabayПеред каждым полетом очень важно знать направление ветра. Хорошо зная направление ветра, человек выбирает полет в зависимости от того, в каком направлении он предпочитает путешествовать. Следовательно, сила сопротивления воздуха позволяет легко унести груз в пути.
Узнайте больше о том, как найти нормальную силу на горизонтальной поверхности: несколько подходов и примеры задач.
Циклоны и буриЕсли вы вышли на улицу во время падения циклона или шторма, заметили ли вы, что вы шли в этот период в условиях сильного ветра с высокой скоростью? Было действительно трудно сделать шаг вперед с нормальной скоростью, с которой вы обычно ходите, как будто что-то мешает вам идти правильно.
Сила сопротивления воздуха во время циклона;
Изображение предоставлено: PixabayЭта сила, которая была возложена на ваше тело, и вы должны были оттолкнуть свое тело от этой силы, является силой сопротивления воздуха. Сила сопротивления воздуха очень высока во время циклонов или штормов, поэтому из-за этих ветров деревья вырываются с корнем, рушатся здания.
СамолетСамолет, летящий по воздуху, испытывает силу трения из-за сопротивления воздуха. Крылья и пропеллеры самолета помогают преодолеть эту силу сопротивления, прикладывая достаточную тягу, чтобы противостоять силе трения, создаваемой молекулами воздуха. Если высокая скорость сохраняется, то это может даже вызвать неустойчивое движение самолета.
ВолосыЗакрученные волосы также являются примером силы сопротивления воздуха. Распущенные волосы легко поднимаются, когда ветерок касается ваших волос.
Легкие по весу волосы легко попадают в раковину с легким ветерком. Узнайте больше о том, что такое постоянная отрицательная скорость: почему, как, когда и примеры проблем.
ПарапланеризмПараплан имеет парашют, соединенный с весом тела парапланериста с помощью веревки. Парашют создает силу сопротивления воздуха и выталкивающую силу, действующую в направлении вверх, которая поднимает человека в воздух.
Парапланеризм; Изображение предоставлено: PixabayЭто сопротивление воздуха, воздействующее на площадь поверхности парашюта, должно быть достаточно высоким, чтобы противодействовать весу человека, действующему вниз к Земле из-за силы тяжести.
Воздушный змейВоздушные змеи могут летать в воздухе из-за силы сопротивления воздуха, поднимающей змея вверх.
Воздушный змей; Изображение предоставлено: PixabayСила натяжения создается в протекторе между точкой на воздушном змее и пальцами, удерживающими протектор.
Ветер с деревьев
Поскольку воздушный змей легче по весу и имеет острые углы, он способен противостоять силе трения из-за воздуха и достигает вертикальной высоты над землей.Сила сопротивления воздуха, воздействующая на деревья, сотрясает листья дерева и таким образом создает ветерок с дерева. Кокосовая пальма даже кажется танцующей с ветром, когда на нее действует сила сопротивления воздуха.
Узнайте больше о том, как найти частоту волны: формула, задачи, примеры и факты.
ПерьяПерья настолько нежны и легки по весу, что их легко уносить ветром на большие высоты, долго парит в воздухе и качается с одного места на другое.
Поднятие пера ветерком; Изображение предоставлено: PixabayПоскольку перо очень легкое, гравитационная сила, действующая на перо, очень мала и, следовательно, его легко переносить на большое расстояние.
Занавески в полете
Занавеска на окне колеблется в воздухе также из-за силы сопротивления воздуха. Сила, воздействующая на занавеску, имеет тенденцию льстить занавескам.
Узнайте больше о том, увеличивается ли амплитуда волны: какие факторы, когда, как и подробные факты.
Неподшитые бумагиБумаги, хранящиеся без веса, легко теряются со стола, если включить вентилятор. Это также пример силы сопротивления воздуха.
Бумажный самолетик; Изображение предоставлено: PixabayБолее легкий ветерок не обеспечивает достаточной силы сопротивления, чтобы просто стряхнуть бумагу со стола, хотя он может хлопать верхней бумагой. Это зависит от качества бумаги, плотности и размера.
ВождениеВо время движения автомобиля на высокой скорости воздух тормозит скорость автомобиля. По мере увеличения скорости транспортного средства все большая и большая сила сопротивления воздуха будет оказываться на кузов транспортного средства и людей, сидящих внутри транспортного средства.
Воздушный шар
Вы, должно быть, замечали синяки на лице в машине, ехавшей на хорошей скорости. Воздушный шар очень легкий и упругий и легко уносится силой сопротивления воздуха.
Воздушные шары;
Изображение предоставлено: PixabayИз-за сопротивления воздуха воздушный шар движется вверх, а гравитационная сила, действующая на воздушный шар, тянет его вниз. Выталкивающая сила также действует на воздушный шар, который тянет его вверх.
Узнайте больше о том, меняется ли частота света в зависимости от среды: и почему нет.
Часто задаваемые вопросы Что такое сила сопротивления воздуха?Сила сопротивления воздуха будет действовать только в присутствии воздуха, а не в космосе.
Сила воздействия воздуха на объекты, сопротивляющиеся его скорости или движению. Эта сила называется силой сопротивления воздуха.
