От чего зависит сила сопротивления воздуха: Физические основы механики

что это такое в физике, как найти трение в механике и динамике

Содержание:

• Что такое сила сопротивления в физике
  • От чего зависит в механике и динамике
• Разновидности сил сопротивления
  • Сила сопротивления качению
  • Сила сопротивления воздуха
  • Как найти трение
• Силы сопротивления при больших скоростях

Содержание

• Что такое сила сопротивления в физике
  • От чего зависит в механике и динамике
• Разновидности сил сопротивления
  • Сила сопротивления качению
  • Сила сопротивления воздуха
  • Как найти трение
• Силы сопротивления при больших скоростях

Что такое сила сопротивления в физике

Сила сопротивления — сила, которая возникает во время движения тела в жидкой или газообразной среде и препятствует этому движению.

Важно уметь отличать силу сопротивления от силы трения. Во втором случае рассматривается характер взаимодействия твердых тел друг с другом. Таким образом, трение можно наблюдать, когда какой-либо предмет перемещается по поверхности другого. Вектор этой силы будет направлен в противоположную сторону направления движения.

Для того чтобы рассчитать силу сопротивления необходимо умножить коэффициент сопротивления материала на силу, провоцирующую перемещение этого предмета.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Примечание

В качестве примера силы сопротивления можно рассмотреть движение поезда. Воздух, окружающий состав, замедляет скорость его перемещения, то есть возникает сила сопротивления.

От чего зависит в механике и динамике

Сила сопротивления зависит от нескольких факторов. На ее величину оказывают влияния следующие характеристики:

1. Особенности среды и показатели ее плотности, к примеру, жидкость обладает большей плотностью, чем газообразное вещество.
2. Форма тела, так как предметы, обладающие обтекаемыми вытянутыми вдоль направления движения формами подвержены меньшему сопротивлению, чем тела с множеством плоскостей, расположенных перпендикулярно движению.
3. Скорость перемещения тела.

Силу сопротивления можно наблюдать опытным путем. К примеру, если предмет переместился на величину пути l , когда на него воздействует сила сопротивления, обозначение которой представлено, как \($$F_{r}$$\), затрачивается работа, которую можно рассчитать по формуле:

\($$A=F_{r}\times l$$\)

В случае, когда площадь поперечного сечения движущегося предмета равна S, он будет сталкиваться с частицами, объем которых составляет Sl. Полную массу этих частиц можно представить, как \($$\rho_{ a}\times Sl$$\). {2}}{2}$$\)

Разновидности сил сопротивления

Существует несколько типов силы сопротивления, отличающихся по характеру воздействия на движущиеся предметы.

Сила сопротивления качению

Сила сопротивления качению обозначается, как Pf. В данном случае сила определяется несколькими факторами:

• разновидность и состояние опоры, по которой перемещается объект;
• скорость движения тела;
• давление воздуха и другие параметры окружающей среды.

Состояние и тип опорной поверхности определяет величину коэффициента сопротивления качению, который обозначается f. Если в среде повышается температура, и возрастает давление, то данный показатель будет уменьшаться.

Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха или величина лобового столкновения Pв образуется в результате различных показателей давления. Данная характеристика напрямую зависит от интенсивности вихреобразования спереди и сзади движущегося предмета. Указанные параметры определяются формой перемещающегося тела.

Примечание

Большее влияние на силу сопротивления будет оказывать вихреобразование в передней части объекта. Если плоскостенную фигуру закруглить спереди и сзади, то получится снизить сопротивление до 72%.

Рассчитать силу лобового сопротивления можно по формуле:

\($$P=cx\times p\times F_{b}$$\)

сх — обтекаемость или коэффициент лобового сопротивления; p — плотность воздуха; Fв — площадь лобового сопротивления (миделевого сечения).

Во время поступательного движения масса объекта встречает сопротивление разгону, то есть ускорению. Найти данную силу можно с помощью второго закона Ньютона.

\($$Pj=m\times dVdt$$\)

где m выражает массу движущегося объекта, а \(dVdt\) обозначает ускорение центра масс.

Как найти трение

Определить силу сопротивления можно, если применить третий закон Ньютона. Для того чтобы предмет равномерно перемещался по опоре в горизонтальном направлении, к нему необходимо приложить силу, соизмеримой с силой сопротивления. Корректно рассчитать данные величины можно с помощью динамометра. Сила сопротивления будет прямо пропорциональна массе объекта. Более точные расчеты производятся с учетом u коэффициента, который зависит от следующих факторов:

• материал, из которого изготовлено опорное основание;
• материал, из которого состоит перемещаемое тело.

Рассчитывая силу сопротивления, используют постоянную величину g, равную 9,8 метров на сантиметр в квадрате. При этом если движение тела происходит на определенной высоте, на него оказывает воздействие сила трения воздуха. Данная величина зависит от скорости, с которой движется предмет. Искомая величина определяется с помощью следующей формулы только при условии, что предмет перемещается на небольшой скорости:

\($$F=V\times a$$\)

где V является скоростью перемещения тела, a — коэффициентом сопротивления среды.

Силы сопротивления при больших скоростях

Сила сопротивления, оказывающая воздействие на движущиеся предметы с малой скоростью, зависит от нескольких внешних факторов. К таким условиям относятся:

• вязкость жидкости;
• скорость перемещения тела;
• линейные размеры движущегося предмета.

В условиях больших скоростей характер действия силы сопротивления несколько изменяется. Законы вязкого трения в этом случае не применяются для воздуха и воды. Если скорость предмета составляет 1 сантиметр в секунду, то данные факторы учитываются лишь тогда, когда тела обладают крошечными размерами, измеряемыми в миллиметрах.

Примечание

Если пловец ныряет в воду, то на него будет действовать сила сопротивления. Однако в данном случае закон вязкого трения не будет действовать.

Объект, двигаясь с малой скоростью в водной среде, плавно обтекается жидкостью. Сила сопротивления в данном случае будет рассчитываться, как сила вязкого трения.

{2}$$\)

где V обозначает показатели скорости движения, L — соответствует линейным размерам тела, p — равна плотности среды.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 1.63 (Голосов: 8)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

Сила сопротивления подъему

Вес автомобиля, который движется на подъеме, можно разло­жить на две составляющие (см. рис. 3.12): параллельную и перпен­дикулярную поверхности дороги. Составляющая силы тяжести, параллельная поверхности дороги, представляет собой силу со­противления подъему, Н:

где G — вес автомобиля , Н; α-угол подъёма,ْ .

В качестве характеристики крутизны подъема наряду с углом α используют величину i, называе­мую уклоном и равную

, где Н_п — высота подъема; В_п — длина его проекции на горизон­тальную плоскость.

Сила сопротивления подъему может быть направлена как в сто­рону движения, так и против него. В процессе подъема она дей­ствует в направлении, противоположном движению, и является силой сопротивления движению. При спуске эта сила, направлен­ная в сторону движения, становится движущей.

Зная силу сопротивления подъему, можно определить мощ­ность, кВт, необходимую для преодоления этого сопротивления:

Рис. 3.16. Зависимости силы сопро­тивления подъему Р_п и мощности N_п ,необходимой для его преодоле­ния, от скорости автомобиля

где — скорость автомобиля, м/с.

Зависимости силы сопротивления подъему Р_п и мощности N_П, необходимой для преодоления этого сопротивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 3.16.

Сила сопротивления дороги

Сила сопротивления дороги представляет собой сумму сил со­противления качению и сопротивления подъему:

или

Выражение в скобках, характеризующее дорогу в общем слу­чае, называется коэффициентом сопротивления дороги:

При малых углах подъема (не превышающих 5°), характерных для большинства автомобильных дорог с твердым покрытием, ко­эффициент сопротивления дороги

Сила сопротивления дороги в этом случае

Зная силу сопротивления доро­ги, можно определить мощность, кВт, необходимую для его преодо­ления:

Рис. 3.17. Зависимости силы сопро­тивления дороги Р_д и мощности N_д, затрачиваемой на его преодоление, от скорости автомобиля

где скорость автомобиля выражена в м/с, вес G — в Н, мощ­ность Nд — в кВт.

Зависимости силы сопротивления дороги Р_Д и мощности N_д, затрачиваемой на его преодоление, от скорости автомобиля представлены на рис. 3.17.

Сила сопротивления воздуха

При движении действие силы сопротивления воздуха обуслов­лено перемещением частиц воздуха и их трением о поверхность автомобиля. Если он движется при отсутствии ветра, то сила со­противления воздуха, Н:

тогда как при наличии ветра

где k_в — коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент об­текаемости), Н-с²/м⁴; F_а — лобовая площадь автомобиля, м²; — скорость автомобиля, м/с; _в — скорость ветра, м/с (знак «+» со­ответствует встречному ветру, знак «-» — попутному).

Коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и качества поверхности автомобиля,

Рис. 3.18. Площади лобового сопротивления легкового (а) и грузового(б) автомобилей

Рис. 3.20. Зависимости силы сопротивления разгону Р_н и мощности N_И, необходимой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости автомобиля

определяется эксперимен­тально при продувке в аэродинамической трубе.

Коэффициент сопротивления воздуха, Н-с²/м⁴, составляет 0, 2. ..0,35 для легковых автомобилей, 0, 35. ..0, 4 — для автобусов и 0, 6. ..0, 7 — для грузовых автомобилей. При наличии прицепов со­противление воздуха увеличивается, так как возрастает наружная поверхность трения и возникают завихрения воздуха между тягачомиприцепами. Приэтом45

каждый прицеп вызывает увеличение коэффициента k_в в среднем на 15…25 %.

Лобовая площадь автомобиля зависит от его типа (рис. 3.18). Ее приближенное значение, м², можно вычислить по следующим фор­мулам:

— для грузовых автомобилей и автобусов;

— для легковых автомобилей,

где B — колея колес автомобиля, м; Н_а — наибольшая высота автомобиля, м; В_а — наибольшая ширина автомобиля, м.

Мощность, кВт, затрачиваемая на преодоление сопротивле­ния воздуха:

— отсутствии ветра;

— при наличии ветра.

Зависимости силы сопротивления воздуха Р_B и мощности N_В, необхо­димой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 3.19.

Силы сопротивления при больших скоростях.

Движение. Теплота Силы сопротивления при больших скоростях. Движение. Теплота

ВикиЧтение

Движение. Теплота
Китайгородский Александр Исаакович

Содержание

Силы сопротивления при больших скоростях

Но вернемся к законам «мокрого» трения. Как мы выяснили, при малых скоростях сопротивление зависит от вязкости жидкости, скорости движения и линейных размеров тела. Рассмотрим теперь законы трения при больших скоростях. Но прежде надо сказать, какие скорости считать малыми, а какие большими. Нас интересует не абсолютная величина скорости, а то, является ли скорость достаточно малой, чтобы выполнялся рассмотренный выше закон вязкого трения.

Оказывается, нельзя назвать такое число метров в секунду, чтобы во всех случаях при меньших скоростях были применимы законы вязкого трения. Граница применения изученного нами закона зависит от размеров тела и от степени вязкости и плотности жидкости.

Для воздуха «малыми» являются скорости меньше

для воды – меньше

а для вязких жидкостей, вроде густого меда, – меньше

Таким образом, к воздуху и особенно к воде законы вязкого трения мало применимы: даже при малых скоростях, порядка 1 см/с, они будут годиться лишь для крошечных тел миллиметрового размера. Сопротивление, испытываемое ныряющим в воду человеком, ни в какой степени не подчиняется закону вязкого трения.

Чем же объяснить, что при изменении скорости меняется закон сопротивления среды? Причины надо искать в изменении характера обтекания жидкостью движущегося в нем тела. На рис. 110 изображены два круговых цилиндра, движущихся в жидкости (ось цилиндра перпендикулярна к чертежу). При медленном движении жидкость плавно обтекает движущийся предмет – сила сопротивления, которую ему приходится преодолевать, есть сила вязкого трения (рис. 110, а). При большой скорости позади движущегося тела возникает сложное запутанное движение жидкости (рис. 110, б). В жидкости то появляются, то пропадают различные струйки, они образуют причудливые фигуры, кольца, вихри. Картина струек все время меняется. Появление этого движения, называемого турбулентным, в корне меняет закон сопротивления.

Турбулентное сопротивление зависит от скорости и размеров предмета совсем иначе, чем вязкое: оно пропорционально квадрату скорости и квадрату линейных размеров. Вязкость жидкости при этом движении перестает играть существенную роль; определяющим свойством становится ее плотность, причем сила сопротивления пропорциональна первой степени плотности жидкости (газа). Таким образом, для силы F турбулентного сопротивления справедлива формула

где v – скорость движения, L – линейные размеры предмета и ? – плотность среды. Числовой коэффициент пропорциональности, которого мы не написали, имеет различные значения в зависимости от формы тела.

НА НАС ВЛИЯЮТ ПРИРОДНЫЕ СИЛЫ

НА НАС ВЛИЯЮТ ПРИРОДНЫЕ СИЛЫ Приняв, что все это истинно, мы приходим к рассмотрению некоторых сил и влияний, которые воздействуют на этот чудесный сложный автоматический механизм с органами невообразимо чувствительными и изящными, когда его несет вращающийся

IV Можно ли укрыться от силы тяжести?

IV Можно ли укрыться от силы тяжести? Мы слишком привыкли к тому, что все вещи, все физические тела прикованы своим весом к земле; нам трудно поэтому даже мысленно отрешиться от силы тяжести и представить себе картину того, что было бы, если бы мы обладали способностью

Заслон от силы тяжести

Заслон от силы тяжести Остроумный английский писатель Герберт Уэльс подробно развил эту мысль в научно-фантастическом романе „Первые люди на Луне»[4]. Ученый герой романа, изобретатель Кевор, открыл способ изготовления именно такого вещества, непроницаемого для

К главе II 1. Силы тяготения

К главе II 1. Силы тяготения Приведенные в начале главы II примеры действия силы тяготения могут быть проверены несложными расчетами, основанными, на законе Ньютона и элементах механики. Напомним сначала, что в механике за единицу измерения силы принята сила, которая,

IV. Откуда же берутся эти силы?

IV. Откуда же берутся эти силы? Наш разговор мы начали с того, что фундаментальные силы похожи на игры, однако в нашей игре не хватает одного компонента, без которого ничего не получится: это мяч. Задумайтесь об этом. Без мяча теннис — не более чем конвульсивное размахивание

16. Без юридической силы

16.  Без юридической силы Хотя меня в некоторой степени утешала новообретенная независимость духа, семейный катаклизм на самом деле сломил меня. Во тьме поражения я чувствовала, что опозорена и что от меня все отреклись, что я неуклюже пытаюсь вновь найти свою личность, как

Четыре силы

Четыре силы Словно мало было хлопот с новыми частицами, в те же 1930 — е годы были открыты еще и новые поля. К уже известному тяготению и электромагнетизму добавились силы ядерного взаимодействия, удерживающие протоны и нейтроны в ядре, и силы слабого взаимодействия,

83 Еще раз про силы сцепления

83 Еще раз про силы сцепления Для опыта нам потребуются: два кусочка стекла или два маленьких зеркальца. Мы помним, как иголка плавала на воде в одном из наших опытов. Помогали ей плавать силы поверхностного натяжения. Но вот вопрос: можно ли почувствовать силу

Движение под действием силы тяжести

Движение под действием силы тяжести Будем скатывать небольшую тележку с двух очень гладких наклонных плоскостей. Одну доску возьмем значительно короче другой и положим их на одну и ту же опору. Тогда одна наклонная плоскость будет крутой, а другая – пологой. Верхушки

Момент силы

Момент силы Попробуйте рукой привести во вращение тяжелое маховое колесо. Тяните за спицу. Вам будет тяжело, если вы ухватитесь рукой слишком близко к оси. Переместите руку к ободу, и дело пойдет легче.Что же изменилось? Ведь сила в обоих случаях одна и та же. Изменилась

Поверхностные силы

Поверхностные силы Можно ли выйти сухим из воды? Конечно, для этого нужно смазаться несмачивающимся водой веществом.Натрите палец парафином и опустите в воду. Когда вы его вынете, окажется, что воды на пальце нет, если не считать двух-трех капелек. Небольшое движение – и

Силы трения

Силы трения Мы не в первый раз говорим о трении. И правда, как можно было, рассказывая о движении, обойтись без упоминания о трении? Почти любое движение окружающих нас тел сопровождается трением. Останавливается автомобиль, у которого водитель выключил мотор,

IV. Откуда же берутся эти силы?

IV. Откуда же берутся эти силы? Наш разговор мы начали с того, что фундаментальные силы похожи на игры, однако в нашей игре не хватает одного компонента, без которого ничего не получится: это мяч. Задумайтесь об этом. Без мяча теннис – не более чем конвульсивное размахивание

Формула сопротивления воздуха — GeeksforGeeks

Вы когда-нибудь выдергивали руку из мчащегося автомобиля или автобуса? Воздух толкает вашу руку в направлении, противоположном движению автомобиля. Объект, падающий, скажем, со стола, впоследствии замедляется, потому что определенная сила замедляет его падение, действуя в направлении, противоположном его движению. В обоих этих случаях на объекты действует определенная сила атмосферы, которая замедляет их движение. Сила и ее формула обсуждаются ниже.

Сопротивление воздуха

Сила, с которой воздух действует на предметы, движущиеся сквозь него, называется сопротивлением воздуха. Эта сила обычно упоминается учеными как сопротивление или сила сопротивления. Как правило, эта сила применяется в направлении, противоположном движению объекта, замедляя его.

Сила трения сопротивления воздуха действует на движущееся тело. Когда тело движется, сопротивление воздуха замедляет его. Чем больше движение тела, тем больше сопротивление воздуха, действующее на него. Сопротивлению воздуха подвержены все движущиеся объекты, включая велосипеды, автомобили, поезда, ракеты, самолеты и даже живые тела. Как видно из рисунка ниже, сопротивление воздуха действует и на свободно падающие тела в направлении, противоположном силе тяжести.

Примеры

• Приземление с парашютом: Сила сопротивления воздуха имеет особое значение при работе парашюта. Когда парашютист ныряет и раскрывает парашют, воздух сопротивляется прыжку. Скорость, с которой парашют приближается к земле, уменьшается из-за сопротивления воздуха. Сила тяжести толкает парашют вниз, а сила сопротивления воздуха тянет парашют вверх. В результате сила сопротивления воздуха помогает человеку плавно приземлиться на землю.
• Прогулка во время грозы: Прогулка в ненастную погоду часто бывает сложной задачей. Человек ощущает значительную степень сопротивления при ходьбе по направлению ветра, вызывая трудности при ходьбе. По этой же причине трудно держать зонт в руке при сильном ветре.
• Самолеты: Двигатель, крылья и пропеллеры самолета сконструированы таким образом, что может быть создана достаточная тяга, чтобы помочь самолету преодолеть силу сопротивления воздуха. Турбулентность также вызывается трением, создаваемым воздухом. Однако сопротивление воздуха не представляет проблемы в случае ракеты, поскольку ракета должна лететь в космосе, то есть в среде, лишенной воздуха, а значит, и силы сопротивления воздуха.

Формула

Формула для сопротивления воздуха приведена следующим образом:

F _AIR = CV ²

, где

• F Air
  .
• c относится к константе силы.
• v отображает скорость объекта.

Примеры задач

Вопрос 1. Рассчитайте сопротивление воздуха, если объект движется со скоростью 50 мс ^-1 имеет постоянную силы 0,05.

Решение:

Дано: v = 50 мс ^-1 и C = 0,05

Формула для сопротивления воздуха -F _воздух = CV ²

Заместитель формула. Тогда

= (0,05)(50) ²

F _воздух = 125 Н

Вопрос 2. Рассчитайте сопротивление воздуха, если тело движется со скоростью 940 мс.0043 -1 имеет силовую постоянную 0,08.

Решение:

Дано: v = 40 мс ^-1 и C = 0,08

Формула для сопротивления воздуха -F _воздух = CV ²

. Размещение. формула. Тогда

= (0,08)(40) ²

F _воздух = 128 Н

0043 -1 испытывает сопротивление воздуха 20 Н.

Решение:

Дано: v = 30 мс ^-1 и F _воздух = 20 Н

Формула сопротивления воздуха воздух = cv ²

Подставьте данные значения в приведенную выше формулу. Тогда

20 = c(30) ²

c = 20/900

c = 0,023

0043 -1 испытывает сопротивление воздуха 50 Н.

Решение:

Дано: v = 20 мс ^-1 и F _воздух = 50 Н

Формула сопротивления воздуха воздух = cv ²

Подставьте данные значения в приведенную выше формулу. Тогда

50 = c(20) ²

c = 50/400

c = 0,125

0043 -1 имеет силовую постоянную 0,02.

Решение:

Дано: v = 30 мс ^-1 и C = 0,02

Формула для сопротивления воздуха -F _воздух = CV ²

Заместитель формула. Тогда

= (0,02)(30) ²

F _воздух = 18 Н

Вопрос 6. Вычислите скорость тела, если его сила сопротивления воздуха постоянна и равна 40 Н. 0,5.

Решение:

Дано: F _воздух = 40 Н и c = 0,5

Формула сопротивления воздуха: . Затем,

V ² = F _AIR /C

V ² = 40/0,5

V ² = 80

V = 8,94 м/с

. Вопрос 7,94 м/с

. Определите скорость тела, если его сопротивление воздуха равно 32 Н, а силовая постоянная равна 0,04.

Решение:

Дано: F _Воздух = 32 N и C = 0,04

Формула для сопротивления воздуха F _воздух = CV ²

Заместите . Затем,

V ² = F _AIR /C

V ² = 32/0,04

V ² = 800

V = 28,28 м/с

AIRSAVE для детей. | Что такое сопротивление воздуха

---

Сопротивление воздуха для детей

Сопротивление воздуха — это сила трения, с которой воздух давит на движущийся объект.

 

Вы помните, как трудно было ходить по воде, если вы пробовали ходить в бассейне, реке или море?

 

Это потому, что частицы воды отталкиваются от вас, сопротивляясь вашему движению.

 

Знаете, идти по воздуху легче, чем по воде. Но воздух тоже сопротивляется движению. Давайте посмотрим, что такое сопротивление воздуха и как работает сопротивление воздуха, на этом уроке «Сопротивление воздуха для детей».

Трудно держаться за зонт в ветреный день

 

 

Что такое сопротивление воздуха?

Сопротивление воздуха — это сила трения, с которой воздух давит на движущийся объект.

 

Он также известен как перетаскивание .

 

Сопротивление воздуха всегда пытается замедлить движущийся объект.

 

Чем быстрее вы двигаетесь, тем больше сопротивление.

 

Например;

Чем быстрее движется транспортное средство, тем больше становится сопротивление воздуха.

 

Как и трение, сопротивление воздуха действует в направлении, противоположном движению объекта.

(Прочитайте урок «Трение»)

 

Давайте изучим несколько примеров сопротивления воздуха на этом уроке «Сопротивление воздуха для детей».

 

Примеры сопротивления воздуха

 

• Когда вы едете на велосипеде быстро, вы можете почувствовать, как воздух давит на ваше лицо и тело.

 

 

• В день с сильным ветром очень трудно идти по воздуху, так как он давит на вас.

 

• Когда парашют падает, воздух сопротивляется его движению, заставляя парашют падать медленно.

 

Воздух сопротивляется движению, заставляя парашют медленно падать

 

• Перышко или лист, упавший с дерева, плавно падает на землю.

 

Лист, упавший с дерева, мягко спускается на землю

 

• В ветреные дни легкие предметы плавают по всей местности, прежде чем приземлиться на землю.

 

Почему в ветреные дни листья, опавшие с деревьев, летают повсюду?

 

Легкие объекты плавают по всей территории в ветреные дни

 

Например;

Вы, наверное, слышали, как трудно держаться за зонт в ветреный день

 

Трудно держаться за зонт в ветреный день

 

Силы на велосипеде при езде

 

По мере того, как вы продолжаете крутить педали, велосипед не едет все быстрее и быстрее. Это потому, что он достигает постоянной максимальной скорости. Затем вы должны продолжать крутить педали, чтобы поддерживать эту скорость. Вы используете силу, не изменяя скорости велосипеда.

 

Почему велосипед не едет все быстрее и быстрее?

Это происходит из-за «трения». Есть два типа трения, которые сдерживают вас, когда вы едете на велосипеде.

 

• Один тип вызван трением движущихся частей, таких как колесо и ось.
• Другой вызван воздухом.

 

Силы трения тем больше, чем быстрее вы движетесь.

 

Вы должны проталкиваться по воздуху, чтобы ездить на велосипеде. Это создает трение , сопротивление воздуха .

 

Силы, действующие на вас и велосипед при езде на велосипеде

 

Чем быстрее вы едете, тем больше сопротивление воздуха

 

Например;

Когда скорость велосипеда удваивается, сопротивление воздуха увеличивается в четыре раза.

 

На низкой скорости трение мало, намного меньше, чем сила, толкающая велосипед вперед. Таким образом, большая часть силы, которую вы прикладываете к педали, идет на ускорение велосипеда.

 

Но по мере увеличения скорости велосипеда увеличивается трение. В конце концов, она становится настолько большой, что становится равной силе, толкающей велосипед вперед. Вся ваша сила используется для преодоления трения. Две силы уравновешены (равны и противоположны). Велосипед продолжает двигаться с постоянной скоростью.

 

Сопротивление воздуха падающим объектам

 

Силы, действующие на парашют

 

Сопротивление воздуха используется парашютистами для замедления падения.

 

Сопротивление воздуха помогает парашютисту замедлить падение

 

Раскрытый парашют имеет очень большую площадь поверхности.

 

Чем больше площадь поверхности, тем больше сопротивление.

 

Таким образом, открытый парашют создает большое сопротивление воздуха. Это замедляет движение парашюта, и парашютист плавно падает на землю.

 

Открытый парашют создает сильное сопротивление воздуха

 

Космический шаттл использует парашют, чтобы быстро замедлить его при приземлении. Это означает, что он может приземлиться на более коротком участке разбега.

 

Сопротивление воздуха и легкие объекты

 

Гравитация, действующая на легкие объекты, такие как перья, не очень сильна, чтобы быстро притянуть их к центру Земли. К тому же везде воздух. Таким образом, существует большое сопротивление воздуха , и это сопротивление заставляет легкие предметы падать медленнее.

 

Сопротивление воздуха заставляет легкие предметы падать медленнее, заставляя их некоторое время плавать

 

Например;

Когда перо падает, оно падает медленно, потому что на его пути стоит воздух.

 

Если вы уроните перо и мяч для гольфа одновременно в вакууме (пространство без воздуха), перо упадет так же быстро, как мяч для гольфа.

 

Легкие предметы падают медленно, потому что воздух мешает им

 

??? В ветреный осенний день вы видели красивые оранжевые или красные кленовые листья, плавающие повсюду, так сильно пытаясь коснуться земли??

 

Когда лист падает с дерева, он плавно падает на землю. Сопротивление воздуха давит на поверхность листа. Чем больше площадь поверхности, тем больше сопротивление. Лист настолько легок, что сила тяжести ненамного превышает восходящую силу сопротивления воздуха. Так лист падает медленно.

 

Лист настолько легкий, что гравитационное притяжение немногим превышает восходящую силу сопротивления воздуха

 

Уменьшение сопротивления воздуха

 

Силы, действующие на самолет

 

На самолет действуют четыре основные силы.

• Thrust
• Air resistance or drag
• Lift
• Gravity (Read the lesson ‘Gravity’)

 

(Also, read ‘Forces and Motion’)

 

Air сопротивление и гравитация — это две встроенные силы природы, действующие на все, что поднимается с земли и перемещается по воздуху.

 

Тяга и Подъемная сила созданы искусственно для преодоления сопротивления воздуха и гравитации, чтобы самолет мог летать.

 

Комбинация двигателя и воздушного винта предназначена для создания тяги для преодоления сопротивления воздуха (лобового сопротивления).

 

Крыло предназначено для создания подъемной силы для преодоления силы тяжести, также называемой весом .

 

Силы на самолете

 

Силы на бумажной плоскости

 

Обтекаемость

 

Чтобы объекты могли эффективно перемещаться по воздуху или воде, они должны иметь как можно меньшую площадь поверхности. Это потому, что Чем больше площадь поверхности, тем больше сопротивление. Следовательно, вещи должны быть обтекаемыми, чтобы противостоять воздуху или воде.

 

Например;

• Низкое приседание на велосипедах помогает гонщикам уменьшить сопротивление воздуха и ускорить езду. Ношение обтекаемых шлемов особой гладкой формы является для них преимуществом, поскольку они позволяют воздуху легче обтекать велосипедиста.

 

Низкое приседание на велосипедах помогает гонщикам снизить сопротивление воздуха

 

• Дизайнеры автомобилей испытывают различные обтекаемые формы в аэродинамических трубах. Они хотят увидеть, какие формы лучше всего прорезают воздух.

 

Автомобильные дизайнеры видят, какие формы лучше всего рассекают воздух

 

Современные формы автомобилей, которые лучше всего рассекают воздух

 

• Грузовики используют спойлеры, чтобы сделать поток воздуха более плавным.

 

В грузовиках используются спойлеры или ветрозащитные экраны для обеспечения более плавного потока воздуха

 

Сопротивление воздуху для детей

 

Сопротивление воздуху по сравнению с сопротивлением воде

сопротивление воздуха сильнее, чем сопротивление воды

 Животные, которые быстро передвигаются в воде, нуждаются в обтекаемой форме. Вот почему все рыбы хорошо обтекаемы. Их гладкие круглые головы и длинные сужающиеся тела позволяют воде легче течь мимо них.

 

Длинное, сужающееся обтекаемое тело рыбы

 

Например;

• Дельфины могут быстро плавать в воде. Их обтекаемая форма позволяет им скользить по воде без особого сопротивления.

 

Благодаря обтекаемой форме тела дельфины могут быстро плавать в воде.

 

Обтекаемая форма подводной лодки помогает ей быстрее двигаться по воде

 

Должны ли космические корабли иметь обтекаемую форму, как подводные лодки?

 

В космосе нет ни частиц воздуха, ни воды. Итак, в космосе нет сопротивления. Следовательно, летающие в космос космические корабли не обязательно должны иметь обтекаемую форму. Вот почему многие громоздкие вещи, такие как антенны, солнечные батареи и т. д., прикреплены ко многим спутникам и космическим кораблям.

 

Космическим кораблям не обязательно иметь обтекаемую форму

 
Надеюсь, вы узнали много нового о сопротивлении воздуха из урока «Сопротивление воздуха для детей».

Автор: K8School 1:42

Сопротивление воздуха, сила сопротивления и скорость: как работает падение

Дон Линкольн, доктор философии, Университет Нотр-Дам

бросая предмет, движение должно быть параболическим. Однако редко форма выглядит как идеальная парабола. Сопротивление воздуха и сила сопротивления влияют на движение и скорость объекта относительно его формы.

Чем больше становится площадь поверхности, тем выше сопротивление воздуха и другие факторы, ведущие к полету или падению. (Изображение: ZoranOrcik/Shutterstock)

Когда подбрасывается мяч, его движение образует параболу. Мяч движется вперед и вверх, затем гравитация останавливает свое движение вверх и тянет вниз, но движение вперед продолжается. Однако вторая половина параболы обычно покрывает меньшее расстояние, чем первая половина. Это в то время как движение на самом деле параболическое. Когда брошенный предмет — перо или носовой платок, движение может не формироваться вообще ничего особенного.

Это показывает, что элементы участие в падении может повлиять на него по-разному. Первый из них элементами является сопротивление воздуха. Другие элементы включают скорость, форму и поверхность. площадь объекта, сила сопротивления и угол, под которым объект брошен.

Узнайте больше о книге «С нуля: как летать».

Сопротивление воздуха

Когда объект движется через воздух — или любую другую жидкость — вещество сопротивляется движению. Степень зависит от многих факторов, но опыт повседневный и знакомый. Когда человек ходит, сопротивление воздуха почти не влияет и не беспокоит их. Однако, если человек протянет руку из окна мчащегося автомобиле, они ощущают сопротивление воздуха, ощутимо. Таким образом, скорость, или скорость, есть определяющий фактор сопротивления воздуха.

Сопротивление воздуха пропорционально площади поверхности объекта. (Изображение: Савицкая Ирина/Shutterstock)

Скорость

Скорость и сопротивление воздуха пропорциональны. Математически иногда она пропорциональна квадрату скорость. Тем не менее, с увеличением скорости увеличивается и сопротивление воздуха. Когда предмет выстреливают или бросают, в первый момент он имеет наибольшую скорость и, следовательно, испытывает наибольшее сопротивление воздуха. Сопротивление отталкивает предмет назад или, другими словами, тянет его назад. Этот откат сила называется силой сопротивления.

Узнайте больше о том, что внутри атомов?

Сила сопротивления

Когда сопротивление воздуха максимально, создаваемая им сила называется «сопротивлением» и действует под углом, противоположным направлению движения. Перетаскивание имеет два компонента: один в горизонтальном направлении и один в вертикальном направлении. В зависимости от угла движения один компонент может быть больше другого. Следовательно, гравитация и сопротивление пытаются замедлить движущийся объект, первое в вертикальном, а второе в горизонтальном направлении.

Причина, по которой объект движение в воздухе изменяется от идеальной параболы к силе сопротивления. очень важным фактором сопротивления является плотность жидкости. Сила сопротивления в разреженном воздухе при большая высота, нормальный воздух, а в воде по-другому. Еще один важный фактор это форма и размер предмета.

Это стенограмма из серии видео Понимание заблуждений науки . Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

Форма и размер объекта

Бейсбольный мяч может весить как как взорванный пляжный мяч, но траектория бейсбольного мяча гораздо больше похожа на парабола, чем пляжный мяч. Пляжный мяч имеет большую площадь поверхности и испытывает большее сопротивление воздуха, т. е. силу лобового сопротивления. В случае платка весит столько же, сколько бейсбольный мяч, движению будет еще больше мешать сопротивление. Что делать, если объект падает с очень большого расстояния над земля?

Правильный вес, скорость и площадь поверхности позволяют летать в воздухе. (Изображение: Маттео Артени/Shutterstock)

Падение с большой высоты

Когда объект падает, его начальная скорость равна нулю. Хорошим примером может служить свободное падение. Когда человек прыгает с самолета, горизонтального движения у них нет, а вертикального на движение влияет гравитация и восходящее сопротивление. Таким образом, скорость при которой падает человек: скорость равна отрицательному g, умноженному на время. Делает это означает, что скорость будет продолжать расти, поскольку объект продолжает падать дальше. вниз?

Через некоторое время гравитация сила и восходящая сила сопротивления получают равные величины. Следовательно, у человека ускорение прекращается, и скорость достигает своего максимума. Максимальная скорость падение называется конечной скоростью.

Узнайте больше о том, как неправильно понимают теорию относительности.

Конечная скорость

Конечная скорость результат гравитации и восходящего сопротивления, уравновешивающих друг друга. Например, парашютист в обычном положении, т. е. руки раскинуты и обращены к земле, достигает конечной скорости около 120 миль в час. Когда раскрыт парашют прикреплен, конечная скорость снижается до 12 миль в час, в идеале медленно достаточно, чтобы приземлиться и уйти.

Соответственно влияет на падение множеством факторов, а контролируемой частью является поверхность объекта площадь, угол и вес. Комбинация этих элементов управления и правил физики сделал возможным прыжки с парашютом и свободное падение.

Общие вопросы о сопротивлении воздуха

В: Что является примером сопротивления воздуха?

Сопротивление воздуха возникает, когда объект движется по воздуху. В зависимости от скорости, формы и площади объекта сопротивление различается. Чем быстрее движется объект и чем больше его площадь, тем выше становится сопротивление воздуха. Парашюты поднимаются в воздух, так как площадь достаточно велика, чтобы создать достаточное сопротивление, чтобы вытолкнуть парашют вверх. Полет — известный пример, когда легко ощущается сопротивление воздуха.

В: От чего зависит сопротивление воздуха?

Сопротивление воздуха зависит от скорости, площади и формы объекта, проходящего через воздух. Высота над уровнем моря, температура и влажность изменяют плотность воздуха и, следовательно, его сопротивление. Чем выше скорость и больше площадь, тем выше сопротивление.

В: Как рассчитать сопротивление воздуха?

Сопротивление воздуха можно рассчитать, умножив плотность воздуха на коэффициент лобового сопротивления, умножив площадь на два, а затем умножив скорость на квадрат скорости. Иногда для упрощения других уравнений некоторые элементы считаются постоянными. Единицей измерения силы сопротивления воздуха является ньютон (Н).

В: Почему сопротивление воздуха замедляет работу?

При сопротивлении воздуха ускорение при падении становится меньше силы тяжести (g), поскольку сопротивление воздуха влияет на движение падающего объекта, замедляя его.