От чего зависит сила сопротивления воздуха: Работа силы сопротивления воздуха формула. Сила сопротивления воздуха. Трение частиц воздуха

Содержание

Силы сопротивления при больших скоростях. Движение. Теплота

Читайте также

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

Презентация на тему Сила сопротивления при движении в воде или атмосферном воздухе

Текст слайда:

Виды сопротивления движению тела

При движении тела в воде возникает лобовое, или общее, сопротивление, которое включает в себя: сопротивление формы Rf, сопротивление трения RT и сопротивление волнообразования Rv.

Наибольшее сопротивление в воде возникает при движении пластины плоскостью вперед (рис. 3.2). При движении пластины плоскостью вперед перед ней возникает повышенное давление воды, а за плоскостью пластины вода находится в разреженном состоянии. Разность давлений спереди пластины и сзади, а также энергия, расходуемая на образование вихревых потоков, будут определять величину сопротивления.
Величину сопротивления можно уменьшить, если улучшить условия обтекания пластины. Поместив перед ней полусферу, сопротивление можно снизить за счет уменьшения давления воды перед ней. Если полусферу поместить за пластиной, то сопротивления будет еще меньше за счет уменьшения вихреобразования за пластиной. При двух полусферах или при форме цилиндра сопротивление пластины станет меньше, чем пластины без полусфер в 2,2 раза. Наименьшим сопротивлением обладают формы с овальной передней поверхностью и плавно уменьшающимся диаметром задней поверхности тела.
Разница сопротивления пластины и цилиндра указывает на то, что кисть со сжатыми пальцами имеет большее сопротивление, чем кисть с разведенными пальцами, когда только половина плоскости кисти — ее ладонь — имеет сопротивление пластины, а вторая ее половина — пальцы — работают как цилиндры. Поэтому пловцы, не обладающие достаточной силой гребковых мышц, часто выполняют гребок с разведенными пальцами, и наоборот, у физически подготовленных пловцов вся кисть имеет форму пластины.
Сопротивление формы при оценке техники плавания представляет наибольший интерес, так как на его долю приходится около 70 % общего сопротивления. Несмотря на то что тело пловца с точки зрения гидромеханики относится к телам неправильной формы, при определенных положениях туловища и конечностей можно получить благоприятные условия для уменьшения сопротивления. Проведенные исследования показали, что наименьшее сопротивление движению наблюдается тогда, когда тело пловца занимает горизонтальное положение с вытянутыми вперед руками ладонями внутрь и касающимися друг друга. Разведение рук до ширины плеч увеличивает силу сопротивления на 10 %; скольжение, при котором руки располагаются вдоль тела и прижаты к туловищу, увеличивает силу сопротивления на 20 %.

Силы упругости. Силы сопротивления

 

Задание №1

Вопрос:

Силы упругости возникают…

 

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) При попытке изменить массу тела

При попытке изменить объём тела

При попытке сжать газ

4) При попытке изменить форму жидкости

 

Задание №2

Вопрос:

Сопоставьте понятия и определения

 

Укажите соответствие для всех 3 вариантов ответа:

Изменение объёма или формы, после которого тело возвращается к исходному объёму и форме

2) Изменение объёма или формы, после которого тело не возвращается к исходному объёму и форме

3) Изменение объёма или формы тела

 

3) Деформация

2)Упругая деформация

Неупругая деформация

 

Задание №3

Вопрос:

Выберете верные утверждения

 

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

ДА)Сила трения всегда препятствует движению

НЕТ)Сила трения между двумя телами зависит от площади соприкосновения тел

ДА)Коэффициент трения покоя не может быть меньше коэффициента трения скольжения

НЕТ) Сила трения прямо пропорциональна силе тяжести

 

Задание №4

Вопрос:

Сила сопротивления среды…

 

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) Не зависит от скорости движения тела

2) Линейно зависит от скорости движения тела

3) Квадратично зависит от скорости движения тела

Может зависеть от скорости как линейно, так и квадратично

5) Может зависеть от скорости линейно, квадратично или кубически

 

Задание№5

Вопрос:

Сила сопротивления однородной среды…

 

Выберите несколько из 5 вариантов ответа:

Зависит от формы тела

2) Зависит от массы тела

Зависит от размеров тела



Зависит от самой среды

5) Зависит от направления движения тела

 

Задание №6

Вопрос:

Брусок скатывается с наклонной поверхности с ускорением 4 м/с2. Если угол наклона этой поверхности равен 30о, то каков коэффициент трения скольжения между данной поверхностью и бруском?

 

Запишите число:

___0,1____________________

 

Задание №7

Вопрос:

Тело массой 0,5 кг падает, находясь в воздухе. Сила сопротивления воздуха растет в соответствии с коэффициентом пропорциональности, равным 0,4 кг/м. Найдите предельную скорость данного тела (в м/с) при падении в воздухе.

 

Запишите число:

_______3,5________________

 

 

Задание №8

Вопрос:

Когда на пружину подвесили груз массой 5 кг, её длина увеличилась на 20 см. Найдите коэффициент жесткости данной пружины (в Н/м).

 

Запишите число:

_______245________________

 

Задание №9

Вопрос:

Ветер, дующий со скоростью 2 м/с, действует на бабочку с силой 0,35 Н, а ветер, дующий со скоростью 3,5 м/с, действует на бабочку с силой 0,61 Н. Определите, как зависит сила сопротивления воздуха, действующая на бабочку.

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

Линейно

2) Квадратично

3) Кубически

4) Недостаточно информации, чтобы ответить на вопрос, поскольку в задании указана скорость ветра, а не скорость бабочки

 

Задание №10

Вопрос:

Брусок массой 800 г затаскивают на наклонную плоскость с постоянной скоростью. Для этого прикладывают силу 2 Н. Если коэффициент трения скольжения равен 0,4, то каков угол наклона (в градусах)?

 

Запишите число:

_________50,38______________

Импульс тела. Реактивное движение

 

Задание №1

Вопрос:

 

Импульс тела зависит от…

 

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

Массы тела

2) Ускорения тела

Скорости тела

4) Веса тела

 

 

Задание №2

Вопрос:

Выберете верные утверждения

 

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

ДА) Импульс тела — это векторная величина

НЕТ) Импульс материальной точки — это скалярная величина

ДА)Используя понятие импульса можно сформулировать второй закон Ньютона

НЕТ) Импульс тела зависит от формы тела

 

 

Задание №3

Вопрос:

Абсолютно упругий удар — это…

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Удар, при котором два тела сцепляются и продолжают движение, как одно тело.

Удар, при котором деформацией тел можно пренебречь

3) Удар, при котором выполняется закон сохранения импульса

4) Удар, при котором не выполняется закон сохранения импульса

 

 

Задание №4

Вопрос:

Выберете верные утверждения

 

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

ДА)Изменить импульс системы могут только внешние силы

НЕТ) Изменить импульс системы могут как внутренние, так и внешние силы

ДА)Закон сохранения импульса выполняется при условии, что сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю

НЕТ) Закон сохранения импульса выполняется при условии, что сумма внешних и внутренних сил, действующих на систему, равна нулю

НЕТ)Закон сохранения импульса выполняется при любых условиях

 

Задание №5

Вопрос:

В процессе свободного падения тела его импульс…

 

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) Уменьшается

Увеличивается

3) Остается постоянным

 

Задание №6

Вопрос:

Реактивная тяга — это…

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

Сила

2) Явление

3) Мощность

4) Тип двигателя

 

Задание №7

Вопрос:

Выберете примеры реактивного движения

 

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

Движение сверхзвукового истребителя

Движение воздушного шарика, из которого выходит воздух

3) Движение гоночного автомобиля

4) Прыжок с шестом

 

Задание №8

Вопрос:

Сила тяги самолета составляет 280 кН, а его масса равна 25 т. Если самолет двигается вертикально вверх, и скорость истечения газов составляет 3000 м/с, то каков расход топлива (в кг/с) при таком движении?

 

Запишите число:

____10___________________

 

Задание №9

Вопрос:

Шар массой 2 кг катится со скоростью 3 м/с и ударяет другой шар, который покоится. После удара оба шара катятся в том же направлении, в котором катился первый шар. Если первый шар продолжил движение со скоростью 0,5 м/с, а второй — со скоростью 8 м/с, то какова масса второго шара (в кг)?

 

Запишите число:

___0,6___________________

 

Задание №10

Вопрос:

 

Из пушки массой 500 кг произвели выстрел, после чего, пушка откатилась назад со скоростью 1 м/с. Если ствол пушки был направлен горизонтально, и масса снаряда равна 40 кг, то с какой скоростью (в м/с) полетел снаряд?

 

Запишите число:

______12,5_______________

Работа и мощность

 

 

Задание №1

Вопрос:

Выберете верные утверждения.

 

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

НЕТ) Работа — это векторная величина

ДА) Работа — это величина, количественно характеризующая воздействие сила на тело

ДА) Мощность — это скалярная величина

НЕТ)Работа изменяется в джоулях

 

Задание №2

Вопрос:

Угол между направлением приложенной к телу силы и направлением перемещения равен 150о. В этом случае, работа силы будет…

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Положительной

Отрицательной

3) Равной нулю

4) Либо положительной, либо отрицательной, но не равной нулю

 

Задание №3

Вопрос:

Выберете верные утверждения

 

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

ДА) Работа силы тяжести всегда отрицательная

ДА) Работа силы трения всегда отрицательная

ДА) Работа любой силы равна нулю, если направление приложенной силы перпендикулярно направлению перемещения

НЕТ) Работа любой силы положительная, если направление приложенной силы параллельно направлению перемещения

 

 

Задание №4

Вопрос:

Выберете величины, от которых зависит механическая мощность.

 

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

Приложенная сила

2) Скорость движения

3) Угол между направлением приложенной силы и направлением движения

4) Угол между направлением приложенной силы и направлением ускорения

 

Задание №5

Вопрос:

Выберете единицы измерения мощности

 

Выберите несколько из 5 вариантов ответа:

Лошадиная сила

2) Киловатт-час

Мегаватт

4) Ватт-час

Гигаватт

 

Задание №6

Вопрос:

Найдите работу (в Дж), которую совершает человек, поднимая груз массой 5 кг на полметра вертикально вверх.

 

Запишите число:

_______24,5________________

 

Задание №7

Вопрос:

Человек толкнул телегу, приложив силу под углом 30о к горизонту. Модуль этой силы равен 150 Н. Если телега проехала 2 метра, а сила трения на данном участке равна 15 Н, определите работу силы (в Дж), приложенной человеком.

 

Запишите число:

___420___________________

 

Задание №8

Вопрос:

На рисунке указан график зависимости силы упругости от растяжения пружины. Какая работа (в Дж) была совершена силами упругости при растяжении пружины на 50 см?

Изображение:

 

Запишите число:

__200_____________________

 

Задание №9

Вопрос:

Мотоциклист преодолевает горизонтальный участок, двигаясь со скоростью 120 км/ч. Если сила трения, действующая на мотоцикл, равна 1,2 кН, то какую мощность (в кВт) развивает двигатель в этот момент?

 

Запишите число:

_______40_________________

 

Задание №10

Вопрос:

Среднестатистическая лошадь тянет телегу со скоростью 60 км/ч. С какой силой (в Н) она тянет телегу?

 

Запишите число:

____________44,1____________

Механическая энергия

 

 

Задание №1

Вопрос:

Выберете величину, от которой зависит и кинетическая, и потенциальная энергия тела

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Скорость тел

2) Расстояние между телами

Масса тел

4) Ускорение тел

 

Задание №2

Вопрос:

Выберете верные утверждения

 

Укажите истинность или ложность вариантов ответа:

НЕТ) Потенциальная энергия, приобретенная телом, зависит от траектории движения тела

НЕТ)Кинетическая энергия тела прямо пропорциональна скорости движения этого тела

ДА)Закон сохранения энергии выполняется только при отсутствии сил сопротивления в рассматриваемой системе тел

НЕТ)Закон сохранения энергии гласит, что ни потенциальная, ни кинетическая энергия системы не изменяется

 

Задание №3

Вопрос:

При отсутствии сил сопротивления, тело уменьшило свою скорость, сохранив при этом массу. Исходя из предоставленной информации, можно утверждать, что…

 

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:


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 Gвес автомобиля , Н; α-угол подъёма,ْ .

В качестве характеристики крутизны подъема наряду с углом α используют величину i, называе­мую уклоном и равную , где Нпвысота подъема; Вп 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 Рп и мощности Nп ,необходимой для его преодоле­ния, от скорости автомобиля

где — скорость автомобиля, м/с.

Зависимости силы сопротивления подъему Рп и мощности NП, 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 Рд и мощности Nд, затрачиваемой на его преодоление, от скорости автомобиля

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

Зависимости силы сопротивления дороги РД и мощности Nд, 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 kвкоэффициент сопротивления воздуха (коэффициент об­текаемости), Н-с24; Fалобовая площадь автомобиля, м2; скорость автомобиля, м/с; вскорость 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 Рн и мощности NИ, необходимой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости автомобиля

определяется эксперимен­тально при продувке в аэродинамической трубе.

Коэффициент сопротивления воздуха, Н-с24, 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 kв 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 Bколея колес автомобиля, м; Нанаибольшая высота автомобиля, м; Ванаибольшая ширина автомобиля, м.

Мощность, кВт, затрачиваемая на преодоление сопротивле­ния воздуха:

— отсутствии ветра;

— при наличии ветра.

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

ᐉ Силы действующие на автомобиль при движении

Схема сил действующих на ведущее колесо

На движущийся автомобиль действует ряд сил, часть из которых направлена по оси движения автомобиля, а часть — под углом к этой оси. Условимся называть первые из этих сил продольными, а вторые боковыми.

Рис. Схема сил действующих на ведущее колесо.
а — состояние неподвижности; б — состояние движения

Продольные силы могут быть направлены как по ходу, так и против хода движения автомобиля. Силы, направленные по ходу движения, являются движущимися и стремятся продолжить движение. Силы, направленные против хода движения, являются силами сопротивления и стремятся остановить автомобиль.

На автомобиль, движущийся по горизонтальному и прямому участку дороги, действуют следующие продольные силы:

  • тяговая сила
  • сила сопротивления воздуха
  • сила сопротивления качению

При движении автомобиля в гору возникает сила сопротивления подъему, а при разгоне автомобиля—сила сопро­тивления разгону (сила инерции).

Тяговая сила

Развиваемый двигателем автомобиля крутящий момент передается на ведущие колеса. В передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам участвуют механизмы трансмиссии. Крутящий момент на ведущих колесах зависит от крутящего момента двигателя и передаточных чисел коробки передач и главной передачи. В точке касания колес с поверхностью дороги крутящий момент вызывает окружную силу. Противодействие дороги этой окружной силе выражается реактивной силой, передаваемой от дороги на ведущее колесо. Эта сила направлена в сторону движения автомобиля и называется толкающей или тяговой силой. Тяговая сила от колес передается на ведущий мост и далее на раму, заставляя автомобиль двигаться. Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Тяговая сила на ведущих колесах дости­гает наибольшей величины при движении автомобиля на низшей передаче, поэтому низшую передачу используют при трогании с места автомобиля с грузом, при движении автомобиля по бездорожью. Величина тяговой силы на ведущих колесах автомобиля ограничивается сцеплением шин с поверхностью дороги.

Сила сцепления колес с дорогой

Трение, возника­ющее между ведущими колесами автомобиля и дорогой, называется силой сцепления. Сила сцепления равна произведению коэф­фициента сцепления на сцепной вес, т. е. вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля. Величина коэффициента сцепления шин с дорогой зависит от качества и состояния дорожного покрытия, формы и состояния рисунка протектора шины, давления воздуха в шине.

У легковых автомобилей полный вес рас­пределяется по осям примерно поровну. Поэтому сцепной вес его можно принять равным 50% полного веса. У грузовых автомоби­лей при полной их на­грузке сцепной вес (вес, приходящийся на заднюю ось) составляет примерно 60—70% полного веса.

Величина коэффициента сцепления имеет большое значение для эксплуатации автомобиля и безопасности движения, так как от него зависят проходимость автомобиля, тормозные качества, возможность, пробуксовки и заноса ведущих колес. При незначи­тельном коэффициенте сцепления трогание автомобиля с места со­провождается пробуксовкой, а торможение — скольжением колес. В результате автомобиль иногда не удается тронуть с места, а при торможении происходит резкое увеличение тормозного пути и возникновение заноса.

На асфальтобетонных покрытиях в жаркую погоду на поверх­ность выступает битум, делая дорогу маслянистой и более скольз­кой, что снижает коэффициент сцепления. Особенно сильно снижается коэффициент сцепления при смачивании дороги первым дождем, когда образуется еще не смытая пленка жидкой грязи. Заснежённая или обледенелая дорога особенно опасна в теплую погоду, когда поверхность подтаивает.

При увеличении скорости движения коэффициент сцепления снижается, в особенности на мокрой дороге, так как выступы ри­сунка протектора шины не успевают продавливать пленку влаги.

Исправное состояние рисунка протектора шины имеет большое значение при движении по грунтовым дорогам, снегу, песку, а также по дорогам с твердым покрытием, по покрытым пленкой грязи или воды. Благодаря наличию выступов рисунка опорная площадь шины уменьшается и, следовательно, возрастает удельное давление на поверхность дороги. При этом легче продавливается грязевая пленка и восстанавливается контакт с дорожным покрытием, а на легком грунте происходит непосредственное зацепление выступов рисунка за грунт.

Повышенное давление воздуха в шине уменьшает ее опорную поверхность, вследствие чего удельное давление возрастает на­столько, что при трогании с места и при торможении может произойти разрушение резины и сцепление колес с дорогой уменьшается.

Таким образом, величина коэффициента сцепления зависит от многих условий и может изменяться в довольно значительных пределах. Так как много дорожно-транспортных происшествий происходит из-за плохого сцепления, то водители должны уметь приблизительно оценивать величину коэффициента сцепления и выбирать скорость движения и приемы управления в соответствии с ним.

Сила сопротивления воздуха

При движении автомобиль преодолевает сопротивление воздуха, которое складывается из нескольких сопротивлений:

  • лобового сопротивле­ния (около 55—60% всего сопротивления воздуха)
  • создаваемого выступающими частями—подножками автобуса или автомобиля, крыльями (12—18%)
  • возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10—15%) и др.

Передней частью автомобиля воздух сжимается и раздвигает­ся, в то время как в задней части автомобиля создается разреже­ние, которое вызывает образование завихрений.

Сила сопротивления воздуха зависит от величины лобовой, поверхности автомобиля, его формы, а также от скорости движе­ния. Лобовую площадь грузового автомобиля определяют как произведение колеи (расстояние между шинами) на высоту авто­мобиля. Сила сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля (если скорость возра­стает в 2 раза, то сопротивление воздуха увеличивается в 4 раза).

Для улучшения обтекаемости и уменьшения сопротивления воздуха ветровое стекло автомобиля располагают наклонно, а вы­ступающие детали (фары, крылья, ручки дверей) устанавливают заподлицо с внешними очертаниями кузова. У грузовых автомоби­лей можно уменьшить силу сопротивления воздуха, закрыв грузо­вую платформу брезентом, натянутым между крышей кабины и задним бортом.

Сила сопротивления качению

На каждое колесо ав­томобиля постоянно действует вертикальная нагрузка, которая вызывает вертикальную реакцию дороги. При движении автомобиля на него действует сила сопротивления качению, которая возникает вследствие деформации шин и дороги и трения шин о дорогу.

Сила сопротивления качению равна произведению полного веса автомобиля на коэффициент сопротивления качению шин, который зависит от давления воздуха в шинах и качества дорожного покрытия. Вот- некоторые значения коэффициента сопротивления качению шин:

  • для асфальтобетонного покрытия— 0,014—0,020
  • для гравийного покрытия—0,02—0,025
  • для песка—0,1—0,3

Сила сопротивления подъему

Автомобильная дорога состоит из чередующихся между собой подъемов и спусков и редко имеет горизонтальные участки большой длины.

При движении на подъем автомобиль испытывает дополнитель­ное сопротивление, которое зависит от угла наклона дороги к гори­зонту. Сопротивление подъему тем больше, чем больше вес автомобиля и угол наклона дороги. При подъезде к подъему необходимо правильно оценить возможности преодоления подъема. Если подъем непродолжительный, его преодолевают с разгоном автомобиля перед подъемом. Если подъем продолжительный, его преодолевают на пониженной передаче, переключившись на нее у начала подъема.

При движении автомобиля на спуске сила сопротивления подъему направлена в сторону движения и является движущей силой.

Сила сопротивления разгону

Часть тяговой силы при разгоне затрачивается на ускорение вращающихся масс, главным образом маховика коленчатого вала двигателя и колес автомобиля. Для того чтобы автомобиль начал двигаться с определенной скоростью, ему необходимо преодолеть силу сопротивления разгону, равную произведению массы автомобиля на ускорение. При разгоне автомобиля сила сопротивления разгону направлена в сторону, об­ратную движению. При торможении автомобиля и замедлении его движения эта сила направлена в сторону движения автомобиля. Бывают случаи, когда при резком разгоне груз или пассажиры падают из открытого кузова, с сидений мотоцикла, а при резком торможении пассажиры ударяются о лобовое стекло или о перед­ний борт автомобиля. Для того чтобы таких случаев не было, необходимо, плавно увеличивая частоту вращения коленчатого вала двигателя, преодолевать силу сопротивления разгону и плавно осу­ществлять торможение автомобиля.

Центр тяжести

На автомобиль, как и на любое другое тело, действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Центром тяжести автомобиля называют такую точку автомобиля, от которой вес автомобиля распределяется равномерно во всех направлениях. У автомобиля центр тяжести располагается между передней и задней осью на высоте около 0,6 м для легковых и 0,7—1,0 м для гру­зовых. Чем ниже расположен центр тяжести, тем устойчивее авто­мобиль против опрокидывания. При загрузке автомобиля грузом центр тяжести поднимается у легковых автомобилей примерно на 0,3—0,4 м, а у грузовых на 0,5 м и более в зависимости от рода груза. При неравномерном укладывании груза центр тяжести может также сместиться вперед, назад или в сторону, при этом будут нарушаться устойчивость автомобиля и легкость управления.

Сила сопротивления касательная — Энциклопедия по машиностроению XXL

Использовав выражения (а) и (б), заменяя количество тепла и силу сопротивления удельными величинами — тепловым потоком и касательным напряжением — взамен (в) получим  [c.183]

К камню М приложены две силы Р — вес камня, / — сила сопротивления движению, направленная по касательной к траектории в данной точке в сторону, противоположную движению.  [c.53]

Очевидно, что можно развить такую скорость вращения, при которой развиваемая центробежная сила инерции превзойдет по величине силу сопротивления разрыву нити, и груз оторвется. В момент разрыва действие сил Рц и Q, прекратится, и груз начнет двигаться по касательной к окружности со скоростью V.  [c.161]


Так как внутренние силы сцепления материала препятствуют всякой деформации, вызываемой внешними силами, в том числе и деформации сдвига, то последняя сопровождается появлением внутренних сил сопротивления, т. е. напряжений в смещающихся друг относительно друга сечениях. Векторы этих напряжений направлены противоположно смещению материальных точек и расположены в плоскостях, на которых они возникают, т. е. это касательные (тангенциальные) напряжения т.  [c.242]

С помощью полученных формул можно вычислить силу F давления текущей жидкости на шар (или, что то же, силу сопротивления, испытываемую движущимся в жидкости шаром). Для этого введем сферические координаты с полярной осью вдоль скорости и все величины будут в силу симметрии функциями только от г и полярного угла 9. Очевидно, что сила F направлена по скорости и. Абсолютная величина этой силы может быть определена с помощью (15,14). Определяя из этой формулы компоненты (по нормали и по касательной к поверхности) силы, приложенной к элементу поверхности шара, и проецируя эти компоненты на направление и, найдем  [c.92]

Изучением движения снаряда в воздухе занимается внешняя баллистика. В настоящем параграфе мы рассмотрим основную задачу внешней баллистики в схематизированной и упрощенной постановке. Отвлекаясь от влияния формы снаряда и его вращения, от изменения плотности воздуха с высотой полета снаряда, от влияния вращения Земли, скорости ветра и многих других факторов, рассматриваемых во внешней баллистике, примем снаряд за материальную точку М массы т, совершающую движение под действием двух сил (рис. 242) силы тяжести G = mg и силы сопротивления воздуха D, направленной по касательной к траектории снаряда в сторону, противоположную движению, и являющейся заданной функцией скорости v эту функцию обозначим через mf(v). Естественные уравнения движения снаряда будут иметь вид  [c.47]

В предыдущем пункте было рассмотрено стационарное движение стержня без учета сил сопротивления, которые возникают при движении стержня в жидкости или воздухе. Реальные жидкости и воздух обладают вязкостью, что приводит при движении стержня к появлению аэродинамических сил Ц1, направленных при стационарном движении, когда форма стержня в пространстве остается неизменной, по касательной к осевой линии стержня (рис. 2.13), т. е.  [c.50]

Определим сначала скорость, которой должен обладать искусственный спутник, запускаемый с Земли по касательной к земной поверхности (т. е. в горизонтальном направлении), для того чтобы он начал вращаться вокруг Земли по круговой орбите. При этом Землю будем считать неподвижной, а силой сопротивления воздуха пренебрежем.  [c.117]


В предыдущих главах мы рассмотрели. движение некоторой условной, лишенной вязкости жидкости. Эта абстракция позволила установить уравнения движения невязкой жидкости, в которой поверхностные силы только нормальные. Между тем любая реально существующая в природе жидкость в той или иной степени обладает внутренним сцеплением и способна оказывать то или иное сопротивление касательным усилиям. Опыт показывает, что эти сопротивления в движущейся жидкости могут стать значительными, возрастая с ростом скорости движения.  [c.58]

Под действием сил вязкости (сил сопротивления смещению одних частиц жидкости относительно других, смежных с ними) возникают как тангенциальные (касательные), так и нормальные напряжения (напряжения сжатия или растяжения).  [c.101]

Силы реакции твердых сте юк (сила сопротивления — сила трения), направленные по касательной к поверхности, равны  [c.132]

Пусть плоская струя жидкости вытекает в газовое пространство из отверстия или сопла площадью Sq со скоростью и встречает на своем пути преграду в виде криволинейной цилиндрической стенки (рис. 6.37). Струя делится этой стенкой на две неравные части и сходит с нее со скоростями и v , направления которых предполагают совпадающими с соответствующими касательными к стенке. Чтобы определить эти скорости, выделим вдоль поверхности струи элементарную струйку и запишем уравнение Бернулли для сечений 0-0 и /-/, не учитывая силы сопротивления и тяжести  [c.184]

Теперь несложно найти распределение давления в потоке, касательное напряжение на границе сферы и полную силу сопротивления при обтекании сферы. Записывая уравнение (5.16) в проекции на одну из осей координат, например на ось г, и используя при этом выражение (5.17) и найденное выше значение , получаем  [c.197]

Силы сцепления между частичками жидкости малы. Молекулы расположены на небольшом расстоянии друг от друга, они то притягиваются друг к другу, то, сблизившись, отталкиваются. Силы сцепления между молекулами проявляются только на поверхности жидкости — силы поверхностного натяжения. Наличием этих сил объясняется, например, образование капли, существование мыльного пузыря. Жидкости обладают большим сопротивлением сжатию (практически несжимаемы) и совершенно малым сопротивлением растягивающим и касательным усилиям. При движении жидкости между ее слоями возникают силы сопротивления сдвигу, которые проявляются в виде сил внутреннего трения, называемых силами вязкости. Следовательно, вязкость — свойство жидкости, обусловливающее возникновение в ней при ее движении касательных напряжений.  [c.260]

Вязкостью называют свойство жидкостей оказывать сопротивление касательным силам, стремящимся сдвинуть ее частицы по отношению друг к другу. При движении жидкости происходит относительное смещение соприкасающихся слоев ее частиц, сопровождаемое трением. В результате возникает сила вязкости Т, Н, которая по гипотезе И. Ньютона, подтвержденной опытами Н. П. Петрова, определяется из выражения  [c.10]

Предположим, что гидростатическое давление направлено не по нормали, т. е. не перпендикулярно, а под некоторым углом к площадке. Тогда его можно будет разложить на нормальную и касательную составляющие. Наличие последней ввиду отсутствия в покоящейся жидкости сил сопротивления сдвигающим усилиям неизбежно привело бы к движению жидкости вдоль площадки, т. е. нарушило бы ее равновесие.  [c.23]

Сделаем допущение, что все частицы жидкости движутся с одинаковыми скоростями, равными средней скорости потока. Тогда сила сопротивления будет равна силе трения, возникающей на боковой поверхности выделенного объема. Для ее определения обозначим силу трения, приходящуюся на единицу поверхности (т. е. касательное напряжение), через т. При этом полная сила трения будет  [c.115]

Предполагается, что при движении жидкости наблюдается скольжение одного слоя жидкости по другому, в результате чего происходит процесс, аналогичный трению, поэтому силы, возникающие при скольжении, называются силами внутреннего трения. Наличие внутреннего трения в жидкости обусловливает ее свойство отзывать сопротивление касательным усилиям, которое называется вязкостью. Жидкость, в которой проявляется вязкость, называется вязкой. Всякое трение сопровождается потерей энергии, поэтому при движении вязких жидкостей неизбежно теряется часть энергии, содержащейся в потоке. Еще в 1687 г. Ньютон высказал гипотезу о том, что силы внутреннего трения, возникающие между соседними движущимися слоями жидкости, прямо пропорциональны скорости относительного движения и площади поверхности соприкосновения, вдоль которой совершается относительное движение, зависят от рода жидкости и не зависят от давления.  [c.14]


Этим задачам турбулентного течения посвящено очень большое количество теоретических и экспериментальных работ большинство исследований базируется на той или иной гипотезе, связывающей касательное напряжение (напряжение силы сопротивления) т и градиент осредненной скорости.  [c.149]

Проектируя силы давления и силу веса на направление касательной к линии тока и пренебрегая силой сопротивления, получим  [c.326]

Чтобы объяснить возникновение местных потерь, нужно непосредственно наблюдать явление. Как видно из рис. 81, на участке С—2 наряду с основным течением четко различается область вихревого движения (на рис. 81 она обозначена S). Скорости движения частиц в этой зоне значительно меньше, чем в основном потоке. Это и обусловливает в соответствии с формулой (6) появление значительных касательных напряжений и отвечающих им сил сопротивлений. Работа этих сил осуществляется за счет кинетической энергии суженной части потока, которая вследствие действия вязкости необратимо переходит в тепло. Поэтому давление в сечении 2—2 за местным сопротивлением полностью не восстанавливается (хотя скорости в этом сечении такие же, как и в сечении I—/) и меньше давления pi.  [c.133]

Итак, касательные напряжения в турбулентном потоке обусловливаются пульсациями, или обменом количества движения между соседними слоями жидкости. Слой, движущийся с большей скоростью, подтягивает за собой отстающий и, наоборот, слой, который движется медленнее, тормозит опережающий. Знак минус подчеркивает, что сила сопротивления имеет направление, противоположное продольной пульсации. Индексы хну показывают направление движения слоя и поперечных пульсаций л — направление осредненного движения, г у — направление поперечных пульсаций.  [c.151]

Сила трения — сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, направленной по касательной к общей границе между этими телами.  [c.79]

Вектор силы трения скольжения направлен прямо противоположно вектору скорости относительного движения и лежит в плоскости, касательной к трущимся поверхностям. Наибольшая предельная сила сопротивления относительному движению трущихся тел в начальный момент движения называется силой трения покоя Fo. Она в большинстве случаев больше, чем сила трения при движении F (рис. 4.2). Величина сил трения скольжения, исключая жидкостное, определяется по формулам  [c.78]

Если ведущим является червячное колесо 2 (рис. 77), то заданным следует считать момент сил сопротивления, приложенный к валу червяка. В таком случае мы можем вычислить величину P касательной силы, приложенной к начальной окружности червяка  [c.113]

Fri tion — Трение. Сила сопротивления, касательная к общей границе между двумя телами, когда под воздействием внешних сил одно тело перемещается или имеет тенденцию, чтобы двигаться относительно поверхности другого.  [c.966]

Если в точках касания приложить опорные реакции F, направленные по нормали к элементарным площадкам соприкасания (рис. 11.1), и разложить их на составляющие, перпендикулярные и параллельные направлению движения, то нормальные составляющие F будут уравновеошваться заданными нормальными нагрузками, а касательные составляющие F в сумме создадут некоторую силу сопротивления относительному перемещению поверхностей А и В. Эта сила сопротивления и называется силой трения.  [c.213]

Силы резания. В процессе фрезерования каждый зуб фрезы преодолевает силу сопротивления металла резанию. Фреза должна преодолеть суммарные силы резания, которые складываются из сил, действующих на зубья, 1гаходящиеся в контакте с заготовкой. При фрезеровании цилиндрической фрезой с прямыми зубьями равнодействующую сил резания R, приложенную к фрезе в некоторой точке Л, можно разложить на окружную составляющую силу Р, касательную к траектории движения точки режущей кромки, и радиальную составляющую силу Ру, направленную по радиусу. Силу R можно также разложить на горизонтальную Яц и вертикальную Р-, составляющие (рис. 6.57, а). У фрез с винтовыми зубьями в осевом нанрав-лении действует еще осевая сила P , (рис. 6.57, б). Чем больше угол наклона винтовых канавок w, тем больше сила Р . При больших значениях силы Р применяют две фрезы с разными направлеггиями  [c.330]

Определить время Т полного оборота оси симметрии артиллерийского снаряда вокруг касательной к траектории центра масс снаряда. Это движение происходит в связи с действием силы сопротивления воздуха / = 6,72 кН, приближенно направленной параллельно касательной и приложенной к оси снаряда на расстоянии к = 0,2 м от центра масс снаряда. Момент количества движения снаряда относительно его оси симметрии равен Ц850 кг-м /с.  [c.311]

Задача 1051 >Тяжелому кольцу М, изнизанному на горизонтально расположенную гладкую проволочную окружность, сообщают начальную скорость иапряв-ленную по касательной к окружности. При движении на кольцо действует сила сопротивления где m — масса кольца и—его скорость k — постоянный коэффициент. Найти, через сколько секунд кольцо остановится.  [c.220]

Действующая на тело, равнодействующая, уравновешивающая, активная, пассивная, живая, объёмная, массовая, приведённая, центральная, (не-) потенциальная, (не-) консервативная, вертикальная, горизонтальная, растягивающая, сжимающая, заданная, обобщённая, внешняя, внутренняя, поверхностная, ударная, (не-) мгновенная, нормально (равномерно) распределённая, лишняя, электромагнитная, возмущающая, приложенная, восстанавливающая, диссипативная, реальная, критическая, поперечная, продольная, сосредоточенная, фиктивная, неизвестная, лошадиная, перерезывающая, поворотная, составляющая, движущая, выталкивающая, лоренцева, потерянная, реактивная, постоянная по величине, периодически меняющая направление, зависящая от времени (положения, скорости, ускорения). .. сила. Касательная, тангенциальная, нормальная, центробежная, переносная, центростремительная, вращательная, кориолисова, даламберова, эйлерова. .. сила инерции. Полезная, вредная. .. сила сопротивления. Слагаемые, сходящиеся, параллельные, позиционные, объёмные, центростремительные, массовые, пассивные, задаваемые, кулоновские. .. силы.  [c.78]


Лыжник массы т, находящийся на вершине горы высоты Л, за счет толчка приобретает скорость Vo и скользит вниз по склону в вертикальной плоскости. Вначале траекторией лыжника является дуга окружности радиуса r = h, затем траекторией становится прямая линия — касательная к дуге окружности в точке А и наклоненная под углом а = 30° к горизонту. Сила сопротивления, возникающая при движении лыгкника на прямолинейном участке, R = — цу, где ц = onst > О, v — скорость лыжника.  [c.120]

При рассмотрении основных физических свойств капельных жидкостей было установлено, что жидкости, существующие в природе, или, как их обычно называют, реальные , или вязкие, обладают практически постоянной плотностью, а также очень малым сопротивлением касательным усилиям. Эти физические свойства реальных жидкостей позволили ввести в гидравлику понятие идеальной , или н е в я з к о й , жидкости, что произведено с целью облегчения решения многих задач и проблем гидромеханики и практической инженерной гидравлики. Итак, шдеаль-нот, или тевязкош, жидкостью называется такая условная жидкость, которая считается совершенно несжимаемой и нерасширяю-щейся, обладает абсолютной подвижностью частиц и в ней отсутствуют при ее движении силы внутреннего трения (т. е. силы вязкости равны нулю).  [c.15]

Для перемещения верхней пластины Ь к ней должна быть приложена сила в направлении движения, которая будет преодолевать силу сопротивления, обусловленную трением. Следовательно, сила, приложенная к верхней пластине, уравновешивает силы трения. Отношение силы, приложенной к верхней пластине Ь, к ее площади обозначим через т (касательное напряжение) опытамя установлено, что в заданных условиях величина т пропорциональна отношению т. е.  [c.175]

В этом случае нетрудно понять механический смысл влияния вязкости. Согласно гипотезе Ньютона [см. формулу (6)], жидкость как бы прилипает к стенкам и поэтому скорость граничнойструйки, примыкающей к стенке, равна нулю. Но уже на небольшом расстоянии от стенки она значительна (см., например, эпюру скорости по сечению трубы на рис. 64, а). Это и является причиной возникновения градиента скорости и, как результат, касательного напряжения т, которое, действуя на площадь жидкостного трения, создает силу сопротивления. Для преодоления этих сил требуется определенная затрата механической энергии жидкости. Поэтому в процессе движения вязкой жидкости запас ее механической энергии уменьшается. Обращаясь к схеме рис. 67, можно утверждать, что  [c.117]

Выделим объем жидкости I—2 в трубе (рис. 84). Поскольку тут ускорения равны нулю, к такому отсеку можно применить уравнение статики. На выделенный объем жидкости действуют такие внешние силы нормальные к живым сечениям силы давления Pi = pi o и Р2 = и касательные силы сопротивления Т, приложенные к боковой поверхности. Силы сопротивления направлены против движения.  [c.135]

Обозначим касательные напряжения, действуюш,ие по поверхности раздела между неподвижными стенками трубы и потоком, То, а смоченный периметр живого сечения — X. Тогда площадь поверхности, где проявляются эти силы сопротивления, равна 11, а сила Т = XqXI.  [c.135]


Как определить работу силы сопротивления воздуха. Движение тела в поле тяжести с учётом сопротивления воздуха

Каждый велосипедист, мотоциклист, шофер, машинист, летчик или капитан корабля знает, что у его машины есть предельная скорость; превысить которую не удается никакими усилиями. Можно сколько угодно нажимать на педаль газа, но «выжать» из машины лишний километр в час невозможно. Вся развиваемая скорость идет на преодоление сил сопротивления движению .

Преодоление различного трения

Например, автомобиль имеет двигатель мощностью в пятьдесят лошадиных сил. Когда водитель нажимает газ до отказа, коленчатый вал двигателя начинает делать три тысячи шестьсот оборотов в минуту. Поршни как сумасшедшие мечутся вверх и вниз, подскакивают клапаны, вертятся шестеренки, а автомобиль движется хотя и очень быстро, но совершенно равномерно, и вся сила тяги двигателя уходит на преодоление сил сопротивления движению, в частности преодоление различного трения . Вот, например, как распределяется сила тяги двигателя между его «противниками» — разными видами при скорости автомобиля сто километров в час:
  • на преодоление трения в подшипниках и между шестеренками расходуется около шестнадцати процентов силы тяги мотора,
  • на преодоление трения качения колес по дороге — примерно двадцать четыре процента,
  • на преодоление сопротивления воздуха расходуется шестьдесят процентов силы тяги автомобиля.

Сопротивление воздуха

При рассмотрении сил сопротивления движению, таких как:
  • трение скольжения с увеличением скорости немного уменьшается,
  • трение качения изменяется очень незначительно,
  • сопротивление воздуха , совершенно незаметное при медленном движении, становится грозной тормозящей силой, когда скорость возрастает.
Воздух оказывается главным врагом быстрого движения . Поэтому кузовам автомобилей, тепловозам, палубным надстройкам пароходов придают округленную, обтекаемую форму, убирают все выступающие части, стараются сделать так, чтобы воздух мог их плавно обегать. Когда строят гоночные машины и хотят добиться от них наивысшей скорости, то для кузова автомобиля заимствуют форму у рыбьего туловища, а на такую скоростную машину ставят двигатель мощностью несколько тысяч лошадиных сил. Но что бы ни делали изобретатели, как бы ни улучшали обтекаемость кузова, всегда за всяким движением, как тень, следуют силы трения и сопротивления среды. И если они даже не увеличиваются, остаются постоянными, все равно машина будет иметь предел скорости. Объясняется это тем, что мощность машины — произведение силы тяги на ее скорость . Но раз движение равномерное — сила тяги целиком уходит на преодоление различных сил сопротивления. Если добиться уменьшения этих сил, то при данной мощности машина сможет развить большую скорость. А так как основным врагом движения при больших скоростях является сопротивление воздуха, то для борьбы с ним конструкторам и приходится так изощряться.

Сопротивлением воздуха заинтересовались артиллеристы

Сопротивлением воздуха прежде всего заинтересовались артиллеристы . Они старались понять, почему пушечные снаряды не так далеко летят, как им хотелось бы. Расчеты показали, что, если бы на Земле не было воздуха, снаряд семидесятишестимиллиметровой пушки пролетел бы не менее двадцати трех с половиной километров , а в действительности он падает всего лишь в семи километрах от пушки . Из-за сопротивления воздуха теряется шестнадцать с половиной километров дальности . Обидно, но ничего не поделаешь! Артиллеристы улучшали пушки и снаряды, руководствуясь главным образом догадкой и смекалкой. Что происходит со снарядом в воздухе, сначала было неизвестно. Хотелось бы посмотреть на летящий снаряд и увидеть, как он рассекает воздух, но снаряд летит очень быстро, глаз не может уловить его движения, а воздух и подавно невидим. Желание казалось несбыточным, но выручила фотография. При свете электрической искры удалось заснять летящую пулю. Искра сверкнула и на мгновение осветила пулю, пролетавшую перед объективом фотоаппарата. Ее блеска оказалось достаточно, чтобы получить моментальный снимок не только пули, но и воздуха, рассекаемого ею. На фотографии были видны темные полосы, расходящиеся от пули в стороны. Благодаря фотоснимкам стало ясно, что происходит, когда снаряд летит в воздухе. При медленном движении предмета частицы воздуха спокойно расступаются перед ним и почти не мешают ему, но при быстром — картина меняется, частицы воздуха уже не успевают разлетаться в стороны. Снаряд летит и, как поршень насоса, гонит впереди себя воздух и уплотняет его. Чем выше скорость, тем сильнее сжатие и уплотнение. Для того чтобы снаряд двигался быстрее, лучше пробивал уплотненный воздух, его головную часть делают заостренной.
Полоса завихренного воздуха
На фотоснимке летящей пули было видно, что-у нее позади возникает полоса завихренного воздуха . На образование вихрей тоже тратится часть энергии пули или снаряда. Поэтому у снарядов и пуль стали делать донную часть скошенной, это уменьшило силу сопротивления движению в воздухе. Благодаря скошенному дну дальность полета снаряда семидесятишестимиллиметровой пушки достигла одиннадцати — двенадцати километров .
Трение частиц воздуха
При полете в воздухе на скорости движения сказывается также трение частиц воздуха о стенки летящего предмета. Это трение невелико, но оно все же существует и нагревает поверхность. Поэтому приходится красить самолеты глянцевитой краской и покрывать их особым авиационным лаком. Таким образом, силы сопротивления движению в воздухе всем движущимся предметам возникают вследствие трех различных явлений:
  • уплотнения воздуха впереди,
  • образования завихрений позади,
  • небольшого трения воздуха о боковую поверхность предмета.

Сопротивление движению со стороны воды

Предметы, движущиеся в воде — рыбы, подводные лодки, самоходные мины — торпеды и проч., — встречают большое сопротивление движению со стороны воды . С увеличением скорости силы сопротивления воды растут еще быстрее, чем в воздухе. Поэтому и значение обтекаемой формы возрастает. Достаточно взглянуть на форму тела щуки. Она должна гоняться за мелкими рыбешками, поэтому для нее важно, чтобы вода оказывала минимальное сопротивление ее движению.
Форму рыбы придают самоходным торпедам, которые должны быстро поражать неприятельские суда, не давая им возможности уклониться от удара. Когда моторная лодка мчится по водной глади или торпедные катера идут в атаку, видно, как острый нос корабля или лодки режет волны, обращая их в белоснежную пену, а за кормой кипит бурун и остается полоса вспененной воды. Сопротивление воды напоминает сопротивление воздуха — вправо и влево от корабля бегут волны, а позади образуются завихрения — пенистые буруны; сказывается также и трение между водой и погруженной частью корабля. Разница между движением в воздухе и движением в воде состоит только в том, что вода — жидкость несжимаемая и перед кораблем не возникает уплотненной «подушки», которую приходится пробивать. Зато плотность воды почти в тысячу раз больше плотности воздуха . Вязкость воды тоже значительна. Вода не так-то уж охотно и легко расступается перед кораблем, поэтому сопротивление движению, которое она оказывает предметам, весьма велико. Попробуйте, например, нырнув под воду, похлопать там в ладоши. Это не удастся — вода не позволит. Скорости морских кораблей значительно уступают скоростям воздушных кораблей. Наиболее быстроходные из морских судов — торпедные катера развивают скорость в пятьдесят узлов, а глиссеры, скользящие по поверхности воды, — до ста двадцати узлов. (Узел — морская мера скорости; один узел составляет 1852 метра в час.)

Решение.

Для решения задачи рассмотрим физическую систему «тело – гравитационное поле Земли». Тело будем считать материальной точкой, а гравитационное поле Земли — однородным. Выделенная физическая система является незамкнутой, т.к. во время движения тела взаимодействует с воздухом.
Если не учитывать выталкивающую силу, действующую на тело со стороны воздуха, то изменение полной механической энергии системы равняется работе силы сопротивления воздуха, т.е. ∆ E = A c .

Нулевой уровень потенциальной энергии выберем на поверхности Земли. Единственной внешней силой в отношении системы «тело – Земля» является сила сопротивления воздуха, направленная вертикально вверх. Начальная энергия системы E 1 , конечная E 2 .

Работа силы сопротивления A.

Т.к. угол между силой сопротивления и перемещением равен 180° , то косинус равен -1, поэтому A = — F c h . Приравняем A.

Рассматриваемую незамкнутую физическую систему можно также описать теоремой от изменении кинетической энергии системы взаимодействующих между собой объектов, согласно которой изменение кинетической энергии системы равно работе, совершенной внешними и внутренними силами при ее переходе из начального состояния в конечное. Если не учитывать выталкивающую силу, действующую на тело со стороны воздуха, а внутренней – сила тяжести. Следовательно ∆ E к = A 1 + A 2 , где A 1 = mgh – работа силы тяжести, A 2 = F c hcos 180° = — F c h – работа силы сопротивления; ∆ E = E 2 – E 1 .

Решение.

Для решения задачи рассмотрим физическую систему «тело – гравитационное поле Земли». Тело будем считать материальной точкой, а гравитационное поле Земли — однородным. Выделенная физическая система является незамкнутой, т.к. во время движения тела взаимодействует с воздухом.
Если не учитывать выталкивающую силу, действующую на тело со стороны воздуха, то изменение полной механической энергии системы равняется работе силы сопротивления воздуха, т.е. ∆ E = A c .

Нулевой уровень потенциальной энергии выберем на поверхности Земли. Единственной внешней силой в отношении системы «тело – Земля» является сила сопротивления воздуха, направленная вертикально вверх. Начальная энергия системы E 1 , конечная E 2 .

Работа силы сопротивления A.

Т.к. угол между силой сопротивления и перемещением равен 180° , то косинус равен -1, поэтому A = — F c h . Приравняем A.

Рассматриваемую незамкнутую физическую систему можно также описать теоремой от изменении кинетической энергии системы взаимодействующих между собой объектов, согласно которой изменение кинетической энергии системы равно работе, совершенной внешними и внутренними силами при ее переходе из начального состояния в конечное. Если не учитывать выталкивающую силу, действующую на тело со стороны воздуха, а внутренней – сила тяжести. Следовательно ∆ E к = A 1 + A 2 , где A 1 = mgh – работа силы тяжести, A 2 = F c hcos 180° = — F c h – работа силы сопротивления; ∆ E = E 2 – E 1 .

Силами сопротивления называются силы, препятствующие движению автомобиля. Эти силы направлены против его движе­ния.

При движении на подъеме, характеризуемом высотой H п, длиной проекции В п на гори­зонтальную плоскость и углом подъема дороги α, на автомобиль действуют следующие силы со­противления (рис. 3.12): сила со­противления качению Р к , равная сумме сил сопротивления каче­нию передних (Р К|) и задних (Р К2) колес, сила сопротивления подъе­му Р п , сила сопротивления воз­духа Д и сила сопротивления раз­гону Р И . Силы сопротивления ка­чению и подъему связаны с особенностями дороги. Сумма этих сил называется силой сопротивления дороги Р Д .

Рис. 3.13. Потери энергии на внутреннее трение в шине:

а — точка, соответствующая мак­симальным значениям нагрузки и прогиба шины

Сила сопротивления качению

Возникновение силы сопротивления качению при движении обусловлено потерями энергии на внутреннее трение в шинах, поверхностное трение шин о дорогу и образование колеи (на деформируемых дорогах).О потерях энергии на внутреннее трение в шине можно судить по рис. 3.13, на котором приведена зависимость между вертикаль­ной нагрузкой на колесо и деформацией шины — ее прогибом f ш .

При движении колеса по неровной поверхности шина, испы­тывая действие переменной нагрузки, деформируется. Линия αО, которая соответствует возрастанию нагрузки, деформирующей шину, не совпадает с линией аО, отвечающей снятию нагрузки. Площадь области, заключенной между указанными кривыми, ха­рактеризует потери энергии на внутреннее трение между отдель­ными частями шины (протектор, каркас, слои корда и др.).

Потери энергии на трение в шине называются гистерезисом, а линия ОαО — петлей гистерезиса.

Потери на трение в шине необратимы, так как при деформа­ции она нагревается и из нее выделяется теплота, которая рассе­ивается в окружающую среду. Энергия, затрачиваемая на дефор­мацию шины, не возвращается полностью при последующем вос­становлении ее формы.

Сила сопротивления качению Р к достигает наибольшего зна­чения при движении по горизонтальной дороге. В этом случае

где G вес автомобиля, Н; f — коэффициент сопротивления качению.

При движении на подъеме и спуске сила сопротивления каче­нию уменьшается по сравнению с Р к на горизонтальной дороге, и тем значительнее, чем они круче. Для этого случая движения сила сопротивления качению

где α — угол подъема, °.

Зная силу сопротивления качению, можно определить мощ­ность, кВт,

затрачиваемую на преодоление этого сопротивления:

где v -скорости автомобиля,м/c 2

Для горизонтальной дороги соs0°=1 и

З
ависимости силы сопротивления качениюР к и мощности N К от скорости автомобиля v показаны на рис. 3.14

Коэффициент сопротивления качению

Коэффициент сопротивления качению существенно влияет на потери энергии при движении автомобиля. Он зависит от многих конструктивных и эксплуатационных

Рис 3.15. Зависимости коэффициента сопротивления качению от

Скорости движения (а), давления воздуха в шине (б) и момента, передаваемого через колесо (в)

факторов и определяется экспериментально. Его средние значения для различных дорог при нормальном давлении воздуха в шине составляют 0,01 …0,1.Рассмотрим влияние различных факторов на коэффициент сопротивления качению.

Скорость движения . При изменении скорости движения в ин­тервале 0…50 км/ч коэффициент сопротивления качению изме­няется незначительно и его можно считать постоянным в указан­ном диапазоне скоростей.

При повышении скорости движения за пределами указанного интервала коэффициент сопротивления качению существенно уве­личивается (рис. 3.15, а) вследствие возрастания потерь энергии в шине на трение.

Коэффициент сопротивления качению в зависимости от ско­рости движения можно приближенно рассчитать по формуле

где скорость автомобиля, км/ч.

Тип и состояние покрытия дороги. На дорогах с твердым по­крытием сопротивление качению обусловлено главным образом деформациями шины.

При увеличении числа дорожных неровностей коэффициент сопротивления качению возрастает.

На деформируемых дорогах коэффициент сопротивления ка­чению определяется деформациями шины и дороги. В этом случае он зависит не только от типа шины, но и от глубины образую­щейся колеи и состояния грунта.

Значения коэффициента сопротивления качению при рекомен­дуемых уровнях давления воздуха и нагрузки на шину и средней скорости движения на различных дорогах приведены ниже:

Асфальто- и цементобетонное шоссе:

в хорошем состоянии………………………………. 0,007…0,015

в удовлетворительном состоянии…………… 0,015…0,02

Гравийная дорога в хорошем состоянии…. 0,02…0,025

Булыжная дорога в хорошем состоянии…… 0,025…0,03

Грунтовая дорога сухая, укатанная………….. 0,025…0,03

Песок………………………………………………………….. 0,1…0,3

Обледенелая дорога, лед…………………………. 0,015…0,03

Укатанная снежная дорога……………………….. 0,03…0,05

Тип шины. Коэффициент сопротивления качению во многом зависит от рисунка протектора, его износа, конструкции каркаса и качества материала шины. Изношенность протектора, уменьше­ние числа слоев корда и улучшение качества материала приводят к падению коэффициента сопротивления качению вследствие снижения потерь энергии в шине.

Давление воздуха в шине . На дорогах с твердым покрытием при уменьшении давления воздуха в шине коэффициент сопро­тивления качению повышается (рис. 3.15, б). На деформируемых дорогах при снижении давления воздуха в шине уменьшается глу­бина колеи, но возрастают потери на внутреннее трение в шине. Поэтому для каждого типа дороги рекомендуется определенное давление воздуха в шине, при котором коэффициент сопротивле­ния качению имеет минимальное значение.

. При увеличении вертикальной нагрузки на колесо коэффициент сопротивления качению существенно возрастает на деформируемых дорогах и незначительно — на до­рогах с твердым покрытием.

Момент, передаваемый через колесо . При передаче момента через колесо коэффициент сопротивления качению возрастает (рис. 3.15, в) вследствие потерь на проскальзывание шины в месте ее контакта с дорогой. Для ведущих колес значение коэффициента сопротивления качению на 10… 15 % больше, чем для ведомых.

Коэффициент сопротивления качению оказывает существен­ное влияние на расход топлива и, следовательно, на топливную экономичность автомобиля. Исследования показали, что даже не­большое уменьшение этого коэффициента обеспечивает ощути­мую экономию топлива. Поэтому неслучайно стремление конст­рукторов и исследователей создать такие шины, при использова­нии которых коэффициент сопротивления качению будет незна­чительным, но это весьма сложная проблема.

Это творческое задание для мастер-класса по информатике для школьников при ДВФУ.
Цель задания — выяснить, как изменится траектория тела, если учитывать сопротивление воздуха. Также необходимо ответить на вопрос, будет ли дальность полёта по-прежнему достигать максимального значения при угле бросания в 45°, если учитывать сопротивление воздуха.

В разделе «Аналитическое исследование» изложена теория. Этот раздел можно пропустить, но он должен быть, в основном, понятным для вас, потому что бо льшую часть из этого вы проходили в школе.
В разделе «Численное исследование» содержится описание алгоритма, который необходимо реализовать на компьютере. Алгоритм простой и краткий, поэтому все должны справиться.

Аналитическое исследование

Введём прямоугольную систему координат так, как показано на рисунке. В начальный момент времени тело массой m находится в начале координат. Вектор ускорения свободного падения направлен вертикально вниз и имеет координаты (0, —g ).
— вектор начальной скорости. Разложим этот вектор по базису: . Здесь , где — модуль вектора скорости, — угол бросания.

Запишем второй закон Ньютона: .
Ускорение в каждый момент времени есть (мгновенная) скорость изменения скорости, то есть производная от скорости по времени: .

Следовательно, 2-й закон Ньютона можно переписать в следующем виде:
, где — это равнодействующая всех сил, действующая на тело.
Так как на тело действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха, то
.

Мы будем рассматривать три случая:
1) Сила сопротивления воздуха равна 0: .
2) Сила сопротивления воздуха противоположно направлена с вектором скорости, и её величина пропорциональна скорости: .
3) Сила сопротивления воздуха противоположно направлена с вектором скорости, и её величина пропорциональна квадрату скорости: .

Вначале рассмотрим 1-й случай.
В этом случае , или .


Из следует, что (равноускоренное движение).
Так как (r — радиус-вектор), то .
Отсюда .
Эта формула есть не что иное, как знакомая вам формула закона движения тела при равноускоренном движении.
Так как , то .
Учитывая, что и , получаем из последнего векторного равенства скалярные равенства:

Проанализируем полученные формулы.
Найдём время полёта тела. Приравняв y к нулю, получим

Дальность полёта равна значению координаты x в момент времени t 0:

Из этой формулы следует, что максимальная дальность полёта достигается при .
Теперь найдём уравнение трактории тела . Для этого выразим t через x

И подставим полученное выражение для t в равенство для y .

Полученная функция y (x ) — квадратичная функция, её графиком является парабола, ветви которой направлены вниз.
Про движение тела, брошенного под углом к горизонту (без учёта сопротивления воздуха), рассказывается в этом видеоролике.

Теперь рассмотрим второй случай: .

Второй закон приобретает вид ,
отсюда .
Запишем это равенство в скалярном виде:

Мы получили два линейных дифференциальных уравнения .
Первое уравнение имеет решение

В чём можно убедиться, подставив данную функцию в уравнение для v x и в начальное условие .
Здесь e = 2,718281828459… — число Эйлера .
Второе уравнение имеет решение

Так как , , то при наличии сопротивления воздуха движение тела стремится к равномерному, в отличие от случая 1, когда скорость неограниченно увеличивается.
В следующем видеоролике говорится, что парашютист сначала движется ускоренно, а потом начинает двигаться равномерно (даже до раскрытия парашюта).


Найдём выражения для x и y .
Так как x (0) = 0, y (0) = 0, то


Нам осталось рассмотреть случай 3, когда .
Второй закон Ньютона имеет вид
, или .
В скалярном виде это уравнение имеет вид:

Это система нелинейных дифференциальных уравнений . Данную систему не удаётся решить в явном виде, поэтому необходимо применять численное моделирование.

Численное исследование

В предыдущем разделе мы увидели, что в первых двух случаях закон движения тела можно получить в явном виде. Однако в третьем случае необходимо решать задачу численно. При помощи численных методов мы получим лишь приближённое решение, но нас вполне устроит и небольшая точность. (Число π или квадратный корень из 2, кстати, нельзя записать абсолютно точно, поэтому при расчётах берут какое-то конечное число цифр, и этого вполне хватает.)

Будем рассматривать второй случай, когда сила сопротивления воздуха определяется формулой. Отметим, что при k = 0 получаем первый случай.

Скорость тела подчиняется следующим уравнениям:


В левых частях этих уравнений записаны компоненты ускорения .
Напомним, что ускорение есть (мгновенная) скорость изменения скорости, то есть производная от скорости по времени.
В правых частях уравнений записаны компоненты скорости. Таким образом, данные уравнения показывают, как скорость изменения скорости связана со скоростью.

Попробуем найти решения этих уравнений при помощи численных методов. Для этого введём на временной оси сетку : выберем число и будем рассматривать моменты времени вида : .

Наша задача — приближённо вычислить значения в узлах сетки.

Заменим в уравнениях ускорение (мгновенную скорость изменения скорости) на среднюю скорость изменения скорости, рассматривая движение тела на промежутке времени :

Теперь подставим полученные аппроксимации в наши уравнения.

Полученные формулы позволяют нам вычислить значения функций в следующем узле сетки, если известны значения этих функций в предыдущем узле сетки.

При помощи описанного метода мы можем получить таблицу приближённых значений компонент скорости.

Как найти закон движения тела, т.е. таблицу приближённых значений координат x (t ), y (t )? Аналогично!
Имеем

Значение vx[j] равняется значению функции , для других массивов аналогично.
Теперь остаётся написать цикл, внутри которого мы будем вычислять vx через уже вычисленное значение vx[j], и с остальными массивами то же самое. Цикл будет по j от 1 до N .
Не забудьте инициализировать начальные значения vx, vy, x, y по формулам , x 0 = 0, y 0 = 0.

В Паскале и Си для вычисления синуса и косинуса имеются функции sin(x) , cos(x) . Обратите внимание, что эти функции принимают аргумент в радианах.

Вам необходимо построить график движения тела при k = 0 и k > 0 и сравнить полученные графики. Графики можно построить в Excel.
Отметим, что расчётные формулы настолько просты, что для вычислений можно использовать один только Excel и даже не использовать язык программирования.
Однако в дальнейшем вам нужно будет решить задачу в CATS, в которой нужно вычислить время и дальность полёта тела, где без языка программирования не обойтись.

Обратите внимание, что вы можете протестировать вашу программу и проверить ваши графики, сравнив результаты вычислений при k = 0 с точными формулами, приведёнными в разделе «Аналитическое исследование».

Поэкспериментируйте со своей программой. Убедитесь в том, что при отсутствии сопротивления воздуха (k = 0) максимальная дальность полёта при фиксированной начальной скорости достигается при угле в 45°.
А с учётом сопротивления воздуха? При каком угле достигается максимальная дальность полёта?

На рисунке представлены траектории тела при v 0 = 10 м/с, α = 45°, g = 9,8 м/с 2 , m = 1 кг, k = 0 и 1, полученные при помощи численного моделирования при Δt = 0,01.

Вы можете ознакомиться с замечательной работой 10-классников из г. Троицка, представленной на конференции «Старт в науку» в 2011 г. Работа посвящена моделированию движения теннисного шарика, брошенного под углом к горизонту (с учетом сопротивления воздуха). Применяется как численное моделирование, так и натурный эксперимент.

Таким образом, данное творческое задание позволяет познакомиться с методами математического и численного моделирования, которые активно используются на практике, но мало изучаются в школе. К примеру, данные методы использовались при реализации атомного и космического проектов в СССР в середине XX века.

Парашютист весом 55,4 кг падает на Землю с постоянной скоростью. Какова примерная величина направленной вверх силы сопротивления воздуха, действующей на парашютиста?

км Дж.

спросил • 26.10.20

Парашютист весом 55,4 кг падает на Землю с постоянной скоростью. Какова примерная величина направленной вверх силы сопротивления воздуха, действующей на парашютиста? Без парашюта.

Энтони Т.ответил • 26.10.20

Терпеливый репетитор по математике и естественным наукам

Сила, действующая на то, чтобы сбросить парашютиста на землю, равна мг, что представляет собой массу, умноженную на ускорение свободного падения (55,4 кг x 9,8 м/с 2 .) Чтобы скорость была постоянной, направленная вниз сила должна быть уравновешена. равной силой в противоположном направлении – вверх, что является силой сопротивления воздуха.

Все еще ищете помощи? Получите правильный ответ, быстро.

ИЛИ
Найдите онлайн-репетитора сейчас

Выберите эксперта и встретьтесь онлайн. Никаких пакетов или подписок, платите только за то время, которое вам нужно.


¢ € £ ¥ ‰ µ · • § ¶ SS ‹ › « » < > ≤ ≥ – — ¯ ‾ ¤ ¦ ¨ ¡ ¿ ˆ ˜ ° − ± ÷ ⁄ × ƒ ∫ ∑ ∞ √ ∼ ≅ ≈ ≠ ≡ е ∉ ∋ ∏ ∧ ∨ ¬ ∩ ∪ ∂ ∀ ∃ ∅ ∇ * ∝ ∠ ´ ¸ ª º † ‡ А А Â Ã Ä Å Æ Ç Э Э Ê Ë Я Я Я Я Ð С Ò О Ô Õ О Ø О Ш Ù Ú Û О Ý Ÿ Þ а а â г ä å æ ç э э э ë я я я я ð с ò о ô х ö ø œ ш ù ú û ü ý þ ÿ А В Г Δ Е Ζ Η Θ я Κ Λ М N Ξ О Π Р Σ Т Υ Φ Χ Ψ Ом α β γ дельта ε ζ η θ я κ λ мю ν ξ о π р ς о т υ ф х ψ ю ℵ ϖ ℜ ϒ ℘ ℑ ← ↑ → ↓ ↔ ↵ ⇐ ⇑ ⇒ ⇓ ⇔ ∴ ⊂ ⊃ ⊄ ⊆ ⊇ ⊕ ⊗ ⊥ ⋅ ⌈ ⌉ ⌊ ⌋ 〈 〉 ◊

сил — Студенты | Britannica Kids

Введение

Сила – это действие, которое изменяет или поддерживает движение тела или объекта.Проще говоря, сила — это толчок или притяжение. Силы могут изменить скорость объекта, его направление и даже форму. Толкнуть дверь, закрыть ее, натянуть резинку — все эти действия требуют силы.

Сила является векторной величиной, то есть она имеет как величину (размер), так и направление. Хотя силы нельзя увидеть непосредственно, их эффекты можно наблюдать и измерять. Сила измеряется с помощью измерителя силы. Единицей измерения силы является ньютон, обозначаемый буквой N и названный в честь английского физика Исаака Ньютона.Многое из того, что сегодня известно о силе, основано на трех фундаментальных законах движения Ньютона.

Уравновешенные и неуравновешенные силы

Зная величину и направление сил, действующих на объект, можно предсказать, как изменится его движение. Сочетание всех сил, действующих на объект одновременно, называется результирующей силой, также известной как равнодействующая сила. Например, результирующая сила, действующая на веревку, которую тянут справа с силой в пять ньютонов и слева с силой в три ньютона, будет равняться двум ньютонам, тянущим справа.

Британская энциклопедия, Inc.

Когда силы, приложенные к объекту, уравновешены, результирующая сила равна нулю, и движение объекта не изменится. Если объект покоится, он останется в покое. Если он движется, он будет продолжать двигаться с той же скоростью — с той же скоростью и в том же направлении. Подобно силе, скорость является векторной величиной; измеряется в метрах, пройденных за секунду (м/с).

Когда силы, приложенные к объекту, неуравновешены, результирующая сила не равна нулю.Неуравновешенные силы изменят скорость объекта — он ускорится, замедлится или изменит направление. Движение веревки в приведенном выше примере является результатом действия неуравновешенных сил.

Эти наблюдения о силе и движении подтверждаются Первым законом движения Ньютона. Закон гласит, что объект в состоянии покоя останется в покое, а объект в движении будет оставаться в движении с той же скоростью, если на объект не действует неуравновешенная сила. При формулировании этого закона большое влияние на Ньютона оказали работы итальянского ученого Галилея.Из своих исследований движения падающих тел Галилей пришел к выводу, что движущееся тело останется в движении, если сила не заставит его остановиться.

Первый закон Ньютона иногда называют законом инерции. Инерция — это сопротивление объекта изменению его скорости или направления. Чем больше масса объекта, тем больше его инерция и тем больше сила, необходимая для изменения его движения. Например, рюкзак, полный книг, поднять труднее, чем пустой.Полный рюкзак имеет большую инерцию, чем пустой рюкзак, потому что он имеет большую массу, поэтому для его перемещения требуется больше силы. Инерция — фундаментальное свойство всей материи.

Сила, масса и ускорение

Неуравновешенные силы, действующие на объект, заставляют его ускоряться или изменять свое движение в направлении приложенной силы. Ускорение — это векторная величина, определяемая как изменение скорости во времени. Он измеряется в метрах, пройденных за секунду в секунду, или в метрах в секунду в квадрате (м/с 2 ).

Ускорение объекта зависит от двух вещей — массы объекта и размера приложенной силы. Чем больше сила, приложенная к объекту, тем больше этот объект будет ускоряться; чем больше масса объекта, тем меньше этот объект будет ускоряться. Например, повозка, запряженная большой собакой, будет иметь большее ускорение, чем та же самая повозка, запряженная маленькой собакой. Это связано с тем, что большая собака прикладывает к повозке больше силы, чем маленькая. Большая сила означает большее ускорение, если масса объекта одинакова.Если вы наполните большую собачью повозку песком, повозка будет иметь меньшее ускорение, чем когда она была пустой. Это потому, что заполненный песком вагон имеет большую массу, чем пустой вагон. Большая масса означает меньшее ускорение, если приложенная сила одинакова.

Связь между силой, массой и ускорением лежит в основе второго закона Ньютона. Закон гласит, что ускорение объекта увеличивается с увеличением силы, уменьшается с увеличением массы и происходит в направлении приложенной результирующей силы.

Ньютон математически описал взаимосвязь между силой, массой и ускорением в формуле

Сила = масса × ускорение

Это чаще выражается как

F = ma килограммы (кг), а ускорение измеряется в метрах в секунду в секунду или метрах в секунду в квадрате (м/с 2 ). Следовательно, сила измеряется в единицах массы, умноженных на единицы ускорения:

Сила (Н) = масса (кг) × ускорение (м/с 2 )

Поскольку сила выражается в ньютонах, один ньютон (1 Н) это сила, необходимая для ускорения одного килограмма (1 кг) массы со скоростью один метр в секунду в секунду (1 м/с 2 ):

1 Н = 1 кг ∙ м/с 2 Энциклопедия Британика, Инк.

Второй закон Ньютона можно применить и к объекту, движущемуся по кругу. Если сила приложена под прямым углом к ​​направлению движения объекта, объект повернется. Если по-прежнему прикладывать силу под прямым углом к ​​направлению вращения объекта, он будет продолжать вращаться и двигаться по кругу. Сила, которая заставляет тело двигаться по окружности, называется центростремительной силой. Центростремительная сила всегда направлена ​​к центру окружности. Если вы вращаете объект на веревке, вы прикладываете к объекту центростремительную силу.Центростремительная сила направлена ​​к вашей руке в центре круга.

Следуя закону Ньютона F = ma, , вы можете увеличить ускорение вращающегося объекта, увеличив величину центростремительной силы, то есть сильнее потянув за струну. Если вы приложите ту же силу, чтобы вращать более тяжелый объект, его ускорение уменьшится, и он будет двигаться медленнее. Обратите внимание, что центростремительная сила, которую вы прикладываете, заставляет объект двигаться по кругу.Если вы отпустите нить, объект продолжит движение, но не по кругу — он будет двигаться по прямой линии в том направлении, в котором он двигался, когда вы отпустили.

Силы действия и реагирования

Все силы действуют парами. Если объект толкает (или тянет) другой объект, второй объект толкает (или тянет) первый объект в противоположном направлении с равной силой. Например, если вы опираетесь на стену, вы прикладываете силу к стене, и стена действует на вас с такой же силой.Вес стола давит на пол с силой, направленной вниз; пол воздействует на стол с одинаковой силой вверх.

Британская энциклопедия, Inc.

Такие наблюдения составляют основу третьего закона движения Ньютона, который описывает, как действуют силы при взаимодействии двух тел. Закон гласит, что на каждую силу существует сила противодействия, равная по величине, но противоположная по направлению. То есть, когда объект воздействует на другой объект, второй объект оказывает равную и противоположную силу на первый объект.Эти «пары сил» иногда называют силами действия и противодействия.

Виды сил

Силы можно разделить на две основные категории. Категории — контактные силы и силы поля.

Контактные силы

Контактные силы — это силы, при которых два или более объектов или тел соприкасаются или непосредственно контактируют друг с другом. Есть много видов контактных сил; среди наиболее известных — силы трения и упругости. Сопротивление воздуха, особый вид трения, также является контактной силой.

Трение

Трение — это сила, противодействующая движению между двумя поверхностями, соприкасающимися друг с другом. Когда вы идете, сила трения между землей и подошвами вашей обуви препятствует вашему движению вперед. Трение работает против направления движения объекта. Если вы толкаете стул, вы прикладываете силу, чтобы сдвинуть его вперед. Пол оказывает силу трения в противоположном направлении — к вам — чтобы сопротивляться движению стула вперед.

На шероховатых поверхностях трение намного больше, чем на гладких.Например, на металлических коньках легче скользить по льду, чем в резиновых ботинках, потому что трение между металлом и льдом меньше, чем трение между льдом и резиной.

Силы трения могут быть полезными или бесполезными. Например, трение между резиновыми шинами и дорогой помогает шинам сопротивляться скольжению. Трение между тормозами и колесами автомобиля или велосипеда способствует замедлению транспортных средств. Однако отсутствие смазки велосипедной цепи может увеличить трение между цепью и осью, что затруднит вращение велосипеда.

Трение между поверхностями приводит к выделению тепла. Когда вы потираете руки, трение между ладонями выделяет тепло, в результате чего ваши руки нагреваются. Однако тепло, выделяемое трением между движущимися частями машины, может привести к серьезным повреждениям. Чтобы противостоять этому, используются смазочные материалы, такие как масло, чтобы уменьшить трение между движущимися частями машины и предотвратить повреждение от перегрева.

Сопротивление воздуха

Сопротивление воздуха — это сила трения воздуха о движущийся объект.Когда объект движется, сопротивление воздуха замедляет его. Чем быстрее движется объект, тем больше сопротивление воздуха, оказываемое на него. Сопротивление воздуха влияет на все движущиеся объекты, от самолетов, ракет и поездов до автомобилей, велосипедов и даже живых существ.

Джим Ларсен

Форма и площадь поверхности объекта могут увеличивать или уменьшать степень сопротивления воздуха, с которым он сталкивается. Перо будет падать медленнее, чем металлический шарик, потому что перо имеет большую площадь поверхности. Поскольку оно может распределять свой вес по большей площади, перо встречает большее сопротивление воздуха и падает медленнее.Этот принцип используется в парашюте.

© Comstock Images/Jupiterimages

Обтекаемость помогает снизить сопротивление воздуха. Об этом свидетельствуют плавные изогнутые формы самолетов, современных автомобилей и высокоскоростных поездов, которые значительно уменьшают эффект сопротивления воздуха, позволяя этим транспортным средствам двигаться более эффективно. Велогонщики низко приседают на своих велосипедах, а бегуны бегают, согнув локти, чтобы уменьшить эффект сопротивления воздуха.

Силы упругости

Некоторые силы могут влиять на форму объекта.Если потянуть за концы резинки, она растягивается и одновременно сопротивляется растяжению. Сопротивление возникает из-за сил между частицами в резиновой ленте. Точно так же, если вы сожмете шарик глины, силы между частицами в глине будут препятствовать сталкиванию друг с другом. Силы, которые прилагает объект, чтобы сопротивляться изменению своей формы, называются силами упругости; они передаются через частицы, из которых состоят материалы. Два типа сил упругости – растяжение и сжатие.

Натяжение — это сила упругости, которая растягивает или тянет объект.Если вы проденете кусок веревки через металлическое кольцо и будете держать его, сила тяжести потянет кольцо вниз. Однако кольцо не падает на землю, потому что силы натяжения между частицами в веревке тянут веревку вверх. Силы натяжения действуют только тогда, когда объект тянут или растягивают. Если вы отпустите веревку, гравитация притянет ее (и металлическое кольцо) к земле. Веревка больше не будет натянута, потому что она не растягивается.

Сжатие — это сила упругости, которая сжимает или толкает объект.Если вы сожмете металлическую пружину, сила ваших пальцев сблизит частицы пружины; в то же время частицы будут сопротивляться сближению и будут отталкиваться от ваших пальцев.

Упругие силы также действуют на поверхность, когда объект давит на нее. Книга, лежащая на столе, испытывает притяжение вниз под действием силы тяжести. Однако книга не падает сквозь стол, потому что стол оказывает на книгу направленное вверх сжимающее усилие.Книга остается в покое, потому что силы, действующие на книгу (гравитация Земли, тянущая вниз, и сжатие стола, толкающее вверх) уравновешены и нейтрализуют друг друга, следуя Первому закону движения Ньютона.

Силы поля

Силы поля — это силы, при которых тела взаимодействуют, не касаясь друг друга напрямую. Поле — это область, в которой существует эффект, такой как гравитация. Силы поля также называются бесконтактными силами или силами на расстоянии. Существует четыре типа полевых сил: гравитация, электромагнитные силы, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие, встречающиеся в атомах.Эти четыре силы составляют самые фундаментальные силы во Вселенной.

Гравитация
Британская энциклопедия, Inc.

Гравитация или гравитационная сила — это сила притяжения между материей. Упавший предмет падает на землю, потому что его притягивает сила гравитации Земли. Гравитация — это сила, которая удерживает Землю, Солнце и звезды вместе и удерживает планеты на своих орбитах.

Британская энциклопедия, Inc.

Гравитация зависит от массы и расстояния.Сила гравитации между двумя объектами увеличивается по мере увеличения их соответствующих масс и уменьшается по мере увеличения расстояния между ними. Проще говоря, чем больше объекты, тем сильнее притяжение между ними; чем дальше они друг от друга, тем меньше их взаимное притяжение. Эти два принципа были обобщены Ньютоном в его Законе всемирного тяготения. В 20 веке Альберт Эйнштейн дополнил наше понимание гравитации своей теорией относительности.

Из четырех фундаментальных сил гравитация является самой слабой.Кроме того, гравитация отличается от других сил тем, что она обладает универсальным притяжением, то есть действует между любыми двумя объектами во Вселенной, и тем, что действует на бесконечном расстоянии.

Электромагнитные силы
Британская энциклопедия, Inc.

Электромагнитные силы — это силы электричества и магнетизма. Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами. Теория относительности Эйнштейна подтвердила, что оба являются аспектами общего явления.Электромагнитные силы являются одними из самых сильных фундаментальных взаимодействий и намного сильнее, чем сила гравитации.

Электромагнитные силы вызываются электромагнитными полями. Электромагнитное поле — это область, которая простирается наружу от заряженного объекта. Поля могут существовать в пространстве вдали от породившего их заряда. Однако электрические и магнитные поля не бесконечны по размеру и могут уравновешиваться на больших расстояниях.

Британская энциклопедия, Inc. Британская энциклопедия, Inc.

В отличие от гравитации, электромагнитные силы могут как притягивать, так и отталкивать. Между любыми двумя заряженными объектами существует электрическая сила. Объекты притягиваются друг к другу, если они несут противоположные заряды (один заряжен отрицательно, а другой положительно). Объекты отталкиваются друг от друга, если они несут одинаковые заряды (оба заряжены положительно или оба заряжены отрицательно). Сила электрического взаимодействия между двумя заряженными объектами зависит от размера зарядов и расстояния между объектами.Чем больше заряд, тем сильнее сила; чем больше расстояние между объектами, тем слабее сила между ними.

Магнитные силы аналогичны электрическим силам. Однако магнитные силы притягивают или отталкивают только электрически заряженные частицы, находящиеся в движении, тогда как электрические силы действуют на любые заряженные частицы, независимо от того, движутся они или неподвижны. Магнитные силы также действуют на некоторые материалы, например на железо.

Сильные и слабые ядерные взаимодействия

Сильное и слабое взаимодействие действуют внутри ядер атомов.Сильное взаимодействие является самым сильным взаимодействием во Вселенной и имеет кратчайший радиус действия. Сильное взаимодействие удерживает протоны и нейтроны вместе внутри ядра атома. Нейтроны не несут заряда, а протоны заряжены положительно. Все элементы, кроме водорода, несут более одного протона и, следовательно, несут более одного положительного заряда. Поскольку частицы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, сильное взаимодействие должно быть достаточно сильным, чтобы преодолеть это отталкивание и удерживать эти частицы вместе внутри атомного ядра.

Слабое взаимодействие ответственно за испускание определенных типов субатомных частиц во время радиоактивного распада. Это также помогает инициировать реакцию ядерного синтеза, которая питает Солнце. Слабое взаимодействие слабее сильного взаимодействия и электромагнитных сил, но намного сильнее гравитации.

Сила, площадь и давление

Давление — это мера силы, действующей на заданную площадь поверхности. Между силой, площадью и давлением существует количественная или математическая зависимость:

давление = сила / площадь

Эта зависимость имеет множество практических применений.Он показывает, например, что сила, приложенная к небольшой площади, создает большее давление, чем такая же сила, приложенная к большой площади. Это объясняет, почему по глубокому снегу легче ходить в снегоступах, чем в ботинках. Снегоступы распределяют силу вашего веса по большей площади поверхности. На снег оказывается меньшее давление, поэтому вероятность проваливания сквозь поверхность меньше. Тот же принцип применим к использованию широких шин на тракторах и другой технике, работающей на грязи или мягком грунте.Широкие шины распределяют вес машины по большой площади; прикладывается меньшее давление, что удерживает машину от погружения.

И наоборот, давление увеличивается, если площадь поверхности уменьшается. Острый нож режет лучше, чем тупой, потому что острое лезвие имеет меньшую площадь поверхности и оказывает большее давление при использовании. Меньшая площадь поверхности шипов на спортивной обуви помогает спортсменам лучше сцепляться с землей при беге по беговой дорожке или игре в гольф, поскольку с каждым шагом на них оказывается большее давление.

Поскольку связь между силой, площадью и давлением является количественной, можно рассчитать любой из трех факторов, если известны два других. Давление измеряется в единицах, называемых паскалями (Па), названными в честь французского математика Блеза Паскаля. Поскольку сила измеряется в ньютонах (Н), а площадь – в метрах в квадрате (м 2 ), один паскаль равен одному ньютону (Н) силы, действующей на один квадратный метр (м 2 ) площади:

1 паскаль. (Па) = 1 Н/м 2

Поворотные силы

Сила может заставить объект, например рычаг, повернуться вокруг фиксированной точки поворота или точки опоры.Сила вращения вокруг оси называется «моментом». Она определяется двумя факторами: величиной приложенной силы и расстоянием между силой и точкой опоры.

Хорошим примером является движение качелей. Если вы сидите на одном конце качелей, вы опускаетесь на землю, когда качели вращаются вокруг оси в центре. Сила вращения качелей вокруг оси равна моменту. Если кто-то сидит на другом конце качелей, этот конец опускается на землю, заставляя качели вращаться вокруг оси в противоположном направлении.Этот поворот также является моментом.

Момент (M) можно рассчитать, умножив размер силы (F), приложенной к объекту, на расстояние по перпендикуляру (d) между точкой вращения и линией действия силы:

момент = сила × расстояние

или

M = F × d

Поскольку сила измеряется в ньютонах (Н), а расстояние в метрах (м), единицей измерения момента является ньютон-метр (Нм).

Как и все силы, момент имеет направление, а также размер. Поскольку момент представляет собой вращающую силу, его направление относительно оси вращения.Направление называется по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от ее движения относительно оси вращения.

Когда моменты тела вокруг оси равны и противоположны, силы вращения уравновешены, и объект покоится. Это демонстрирует принцип моментов, который гласит, что, когда объект находится в равновесии, сумма моментов по часовой стрелке вокруг оси равна сумме моментов против часовой стрелки. Это можно выразить следующим образом:

(сила × расстояние) по часовой стрелке = (сила × расстояние) против часовой стрелки

Например, момент силы в 30 ньютонов, приложенный к объекту на расстоянии 2 метров от оси вращения составляет 60 Нм; момент силы в 60 ньютонов, приложенный на расстоянии 1 м с противоположной стороны от оси, также равен 60 Н·м.Поскольку два момента равны и противоположны, объект находится в равновесии и, следовательно, покоится:

30 Н × 2 м = 60 Н × 1 м

не уравновесится, и объект будет вращаться в направлении большего момента (в данном случае момента 60 Нм):

30 Н × 1 м ≠ 60 Н × 1 м

Если силы, приложенные к объекту, не равны по величине , можно уравновесить моменты, регулируя положение одной из сил.Момент, вызванный большей силой на одной стороне шарнира, можно уравновесить, увеличив расстояние действия противодействующей силы. Например, сила в 90 ньютонов, приложенная на расстоянии 1 м от оси вращения, имеет момент 90 Нм (90 Н × 1 м). Это можно уравновесить, приложив силу в 30 ньютонов на расстоянии 3 м от противоположной стороны оси вращения, потому что 30 Н × 3 м также равняется 90 Нм:

30 Н × 3 м = 90 Н × 1 м

. Следовательно, момент может быть увеличивается за счет увеличения расстояния приложенной силы от оси вращения без необходимости увеличения величины силы.Этот принцип имеет множество полезных применений в повседневной жизни. Например, при попытке повернуть болт использование более длинного ключа позволяет увеличить момент на болте (шарнире) без увеличения силы, необходимой для его ослабления. Та же идея работает с ломами, болторезами или любым типом рычага второго рода — чем дальше прилагается сила от оси вращения (точки опоры), тем больше момент, что облегчает выполнение физической работы без увеличения количества силы. применяемый. ( См. также механика.)

Работа, выполненная силой тяжести против инерции и сопротивления воздуха, Рон Куртус

SfC Главная > Физика > Гравитация >

Рон Куртус

Когда объект свободно падает, сила гравитации совершает работу против сопротивления по инерции и сопротивления воздуха или сопротивления объекта.

Силы, действующие на объект, — сила тяжести и противодействующие силы инерции или сопротивления воздуха.Когда объект движется медленно, сопротивлением воздуха можно пренебречь, а сопротивление возникает только из-за инерции от ускорения объекта. При некоторой скорости сопротивление воздуха равно силе тяжести, и тело уже не ускоряется. Это называется конечной скоростью объекта.

Совершенная работа равна произведению силы тяжести на перемещение объекта. Его также можно определить по изменению потенциальной энергии объекта под действием силы тяжести.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Какие силы действуют на падающий предмет?
  • Какая работа связана с перемещением?
  • Как определяется работа по потенциальной энергии?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения



Силы, действующие на падающий объект

Сила гравитации притягивает объекты к Земле. Сопротивление силе тяжести состоит из инерции от ускорения объекта и сопротивления воздуха от скорости объекта.

Общая сила

Согласно закону Ньютона Действие-Противодействие , сила тяжести равна силам сопротивления для свободно падающего объекта.

F г = F i + F a

где

  • F г сила тяжести
  • F i сопротивление по инерции
  • F a сила сопротивления воздуха

Сила тяжести

Сила гравитации, ускоряющая объект, постоянна:

F г = мг

где

  • F г сила тяжести в ньютонах (Н) или фунт-сила (фунты)
  • m — масса объекта в килограммах (кг) или фунт-масса (lbs)
  • g ускорение свободного падения (9.8 м/с 2 или 32 фут/с 2 )

Примечание : Фунты обычно считаются единицами силы или веса. Однако некоторые люди также используют выражение «фунт», говоря о массе. Таким образом, единица фунт-сила используется, чтобы отличить его от фунта-массы. Кроме того, поскольку F = мг, 1 фунт массы равен 32 фунтам силы.

Сопротивление по инерции

По мере того, как объект ускоряется во время свободного падения, сопротивление инерции увеличивается в соответствии с Законом инерции Ньютона .Сила сопротивления инерции:

F i = ма

где

  • F i сила инерции, противодействующая ускорению
  • а скорость ускорения

Сопротивление воздуха или лобовое сопротивление

Сила сопротивления воздуха или сопротивление:

F a = кв 2

где

  • F a сопротивление воздуха или сила сопротивления
  • k константа, зависящая от плотности и формы объекта
  • v это скорость объекта

Незначительное сопротивление воздуха

При больших массах или при малых скоростях сопротивлением воздуха можно пренебречь.Это обычное предположение в уравнениях для падающих тел. В таком случае:

F г = F i

и

мг = ма

Например, в эксперименте с падением предмета в лаборатории или даже падением двух свинцовых шаров с Пизанской башни эффект сопротивления воздуха можно не учитывать.

Конечная скорость

Однако при некоторой скорости сопротивление воздуха может равняться силе тяжести, что приводит к нулевому сопротивлению по инерции.

kv 2 = мг = F г

F г = F i + F г

Ф и = 0

Отсутствие ускорения означает, что скорость постоянна.

Например, при падении монеты с высокого здания сопротивление воздуха заставит монету достичь предельной скорости, когда она перестанет ускоряться при падении.

В любом случае сила тяжести и, следовательно, работа, совершаемая гравитацией, одинакова.

Работа как произведение силы на перемещение

Общее уравнение работы:

Вт = год

где

  • W работа против инерции в джоулях (Дж) или фунт-футах
  • F сила, прикладываемая к объекту в ньютонах (Н) или фунт-сила (lbs)
  • y — перемещение объекта при приложении силы в метрах (м) или футах (футах)

Примечание : Вы можете часто видеть слово расстояние, используемое в работе.Чтобы быть научным, вместо смещения следует использовать . Расстояние может идти по любому пути, в то время как перемещение является вектором и прямым путем на линии действия силы.

(Дополнительную информацию см. в документе «Соглашение о направлении в уравнениях гравитации» .)

Работа под действием силы тяжести

Работа силы тяжести по преодолению сопротивления инерции и сопротивления воздуха:

Вт = (F i + F a )y

Ш = Ж г г

Вт = мгг

где

  • Вт работа в джоулях (Дж) или фунт-футах
  • y вертикальное смещение в м или футах от начальной точки до некоторой конечной точки

Работа силы тяжести как функция смещения

Работа как изменение потенциальной энергии

Количество работы, совершаемой силой тяжести для преодоления сопротивления инерции, также можно определить как изменение потенциальной энергии.

Доказательство этой связи начинается с уравнения потенциальной энергии объекта под действием силы тяжести:

ЧЭ = мгч

где

  • PE — потенциальная энергия в джоулях (Дж) или фут-фунтах (фут-фунтах)
  • h высота над землей в м или футах

(см. Потенциальная энергия гравитации для получения дополнительной информации.)

Изменение потенциальной энергии:

ΔPE = mgh i − mgh f

где

  • Δ — греческая буква дельта, обозначающая изменение или различие
  • h i начальная высота над землей
  • h f окончательная высота над землей
Вывести уравнение для работы

Пусть y будет смещением объекта, падающего от начальной точки над землей:

y = h i − h f

Умножение обеих частей уравнения на мг :

мггр = мгч i − мгч f

Таким образом:

мгГр = ΔPE

Вт = ΔPE = мгГр

Иллюстрация этого:

Работа как изменение потенциальной энергии

Резюме

Силы, действующие на свободно падающий предмет, это сила тяжести и силы сопротивления инерции и сопротивления воздуха.Когда объект движется медленно, сопротивление воздуха пренебрежимо мало. При конечной скорости падающего объекта сопротивление воздуха равно силе тяжести, и объект больше не ускоряется.

Совершенная работа равна произведению силы тяжести на перемещение объекта. Его также можно определить по изменению потенциальной энергии объекта под действием силы тяжести.


Быть добросовестным


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Веб-сайты

Работа под действием силы тяжести Сунил Кумар Сингх — Связи

Гравитация и инерция в беге — Документ по локомоции и биологии (PDF)

Силы, действующие на падающий объект в воздухе — НАСА

Драг — Википедия

Гравитационные ресурсы

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные от покупки книг)

Книги с самым высоким рейтингом по Simple Gravity Science

Книги с самым высоким рейтингом по углубленной физике гравитации


Вопросы и комментарии

У вас есть вопросы, комментарии или мнения по этому поводу? Если это так, отправьте электронное письмо с вашим отзывом.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться этой страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
gravity_work_bygravity.htm

Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Copyright © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа Чемпионов

Темы гравитации

Работа силы тяжести против силы инерции и сопротивления воздуха

Сопротивление воздуха – Процедура

Оборудование

  • Три небольших кофейных фильтра
  • Три больших кофейных фильтра
  • Метрстик

Обзор

Чтение всей Процедуры до начала значительно облегчит эксперимент!

В этом эксперименте вы будете выполнять эти задачи (каждая из них более подробно описана в подразделах ниже).
  • 1

    Вы будете измерять скорость нескольких движущихся объектов разной массы и размера.
    • Объектами будут стопки из 1, 2 или 3 кофейных фильтров большого или маленького размера.
  • 2

    Вы определите величину F воздуха , сопротивление воздуха на каждом объекте.
  • 3

    Вы будете граф | F воздух | по сравнению с и в Excel ® .
  • 4

    Вы подгоните линию тренда к степенной кривой, чтобы найти значение показателя степени n в следующем уравнении.

( 1 )

| F воздух | = константа · v n

Процедура

Пожалуйста, распечатайте рабочий лист для этой лабораторной работы. Этот лист понадобится вам для записи ваших данных.

Из-за характера этой лабораторной работы вы будете записывать свои данные, расчеты и графики в электронную таблицу Excel ® .Вы загрузите эту таблицу в WebAssign.

Терминальная скорость

Без детектора движения лучший способ измерить скорость — дождаться скорости. стать постоянным. Почему скорость станет постоянной?
  • Если сила сопротивления воздуха увеличивается по мере увеличения скорости (как показывают уравнения (1) и (2) в книге «Сопротивление воздуха — концепции»), в конечном итоге сила сопротивления воздуха станет равной по величине силе сопротивления воздуха. сила тяжести на объекте.В этот момент результирующая сила, действующая на объект, равна нулю. и скорость объекта перестает меняться. Эта скорость называется конечной скоростью, v T .
По мере увеличения скорости падения фильтра

|F воздух |

увеличивается (Время 1 и Время 2) до

|F воздух | = |F грав |

(Время 3). Как только результирующая сила становится равной нулю, фильтр достигает предельной скорости.

1

Запишите массу фильтров.

2

Измерьте скорость терминала.
  • и

    Бросьте объект (1, 2 или 3 фильтра) с высокого места.
  • б

    Чтобы убедиться, что конечная скорость достигнута, засеките только последний метр падения .
  • с

    Повторите каждое измерение 4 раза, а затем усредните их, чтобы получить более точные измерения.

3

Повторите шаг 2 для каждого объекта (всего 24 измерения).

Определение величины |

F воздух | После достижения конечной скорости | F воздух | = | F грав |.

1

Рассчитать | F воздух | для каждого объекта.

График данных

1

Используйте предоставленную электронную таблицу Excel ® для систематизации данных.

2

Сделайте график для маленьких фильтров и второй график для больших фильтров.
  • и

    Чтобы построить график, нажмите «Диаграммы» на ленте или выберите «Диаграмма…» в меню «Вставка».
  • б

    Используйте точечную диаграмму (, а не диаграмма с соединенными точками) с силой на оси y и конечной скоростью на оси x .

Нахождение зависимости скорости

1

Для каждого размера фильтра используйте подгонку по степенному закону, чтобы определить значение n .
  • и

    Щелкните правой кнопкой мыши данные или перейдите в меню «Диаграмма» и выберите «Добавить линию тренда».
  • б

    В типе линии тренда выберите «мощность» и в параметрах установите флажок, чтобы отобразить уравнение.
  • с

    Это будет соответствовать данным уравнения 1 | F воздух | = константа · v n , позволяющая определить значение показателя степени, n .

Результаты

1

Сравните свои результаты с уравнениями в книге «Сопротивление воздуха — Понятия». Какой из них лучше подходит для моделирования сопротивления воздуха падающего фильтра? Была ли существенная разница между фильтрами разных размеров?

2

Включите файл Excel ® с вашими данными и графиками в WebAssign.

Вопросы

Полное уравнение для модели сопротивления воздуха, использующей v 2 , имеет вид где C d — коэффициент лобового сопротивления, ρ — плотность воздуха, A — площадь поперечного сечения ведущей поверхности.

1

Как это уравнение согласуется с вашими данными? Заполните Таблицу 3, используя один набор данных скорости и силы потока воздуха на выходе для каждого типа фильтра. Вам нужно будет определить соответствующую область для фильтра и найти данные о плотности воздуха. Коэффициент аэродинамического сопротивления для круглой передней поверхности составляет примерно 0,47 (воланы усложняют форму, но это можно использовать в качестве приближения).

2

Судя по процентной разнице между измеренной вами силой сопротивления воздуха и рассчитанным вами значением с использованием этого метода, как бы вы сказали, что эта модель соответствует вашим данным? Подходит ли лучше для большого или маленького фильтра? Почему это может быть? Какие источники могут способствовать различиям, с которыми вы столкнулись?

Copyright © 2013 Advanced Instructional Systems, Inc.и Государственный университет Северной Каролины | Кредиты

сопротивления воздуха 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

 

  • Перо или лист, упавший с дерева, плавно плывет на землю.

 

Лист, упавший с дерева, плавно 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 предметы плавают по всей территории в ветреные дни

 

Например;

Возможно, вы сталкивались с тем, как трудно держаться за зонт в ветреный день

 

В ветреный день трудно держаться за зонт

 

Силы на велосипеде при езде

 

Пока вы продолжаете крутить педали, велосипед не будет двигаться 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 на 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 трение увеличивается. 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. Итак, существует большое сопротивление воздуха , и это сопротивление заставляет легкие предметы падать медленнее.

 

Сопротивление воздуха заставляет легкие предметы падать медленнее, заставляя их некоторое время парить в воздухе

 

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 на их пути стоит воздух. 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 притяжение ненамного превышает восходящую силу сопротивления воздуха на самолете.

  • Thrust
  • Устойчивость воздуха или тяги
  • подъемник
  • гравитация
  • гравитация (прочитать урок ‘Gravity’)

(также, чтение сил и движения ‘)


сопротивление и гравитация — это две встроенные силы природы, которые действуют 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

 

Оптимизация

 

Для того, чтобы вещи могли двигатьсяЭто 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 снизить 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 велосипедистам снизить сопротивление воздуха

 

  • Дизайнеры автомобилей тестируют 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 грузовых автомобилях используются спойлеры или ветрозащитные экраны, чтобы обеспечить более плавный поток воздуха

 

Сопротивление воздуха для детей

 

Сопротивление воздуху против сопротивления воды

6

  сильнее сопротивления воздуха.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.

 

  • Подводные лодки построены с такой же обтекаемой формой, которая помогает им быстрее двигаться 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

Какова сила сопротивления воздуха? – Rampfesthudson.com

Какова сила сопротивления воздуха?

Сопротивление воздуха — это особый вид силы трения, действующей на объекты, движущиеся по воздуху. Часто наблюдается сила сопротивления воздуха, препятствующая движению объекта.

Всегда ли сопротивление воздуха является контактной силой?

Сопротивление воздуха — это особый вид силы трения, действующей на объекты, движущиеся по воздуху. Часто наблюдается сила сопротивления воздуха, препятствующая движению объекта… Типы сил.

Контактные силы Войска дальнего действия
Нормальная сила Магнитная сила
Силы сопротивления воздуха
Приложенная сила
Сила пружины

Что вызывает сопротивление воздуха?

Сопротивление воздуха является результатом столкновения передней поверхности объекта с молекулами воздуха.Чтобы упростить тему, можно сказать, что двумя наиболее распространенными факторами, оказывающими прямое влияние на величину сопротивления воздуха, являются скорость объекта и площадь поперечного сечения объекта.

Какова сила сопротивления?

В физике сила сопротивления — это сила или векторная сумма многочисленных сил, направление которых противоположно движению тела, и может означать: Трение при скольжении и/или качении. Магнитное отталкивание, когда магнитный объект движется против другого магнитного поля.Гравитация при вертикальном взлете.

Почему сопротивление воздуха является контактной силой?

Сопротивление воздуха – это сила, которая пытается замедлить объекты, движущиеся в воздухе. Это тип трения, который иногда называют сопротивлением. Контактная сила — это сила, которая должна коснуться объекта, прежде чем она сможет воздействовать на него (например, трение). Контактные силы должны касаться объекта, на который они воздействуют.

Какие существуют типы контактных сил?

Типы контактных сил

  • Поверхностное натяжение.
  • Сопротивление воздуха.
  • Трение.
  • Подъемная сила или сила плавучести.
  • Сила сопротивления.
  • Приложенная сила.
  • Нормальная сила.
  • Мышечная сила.

Какие силы относятся к контактным силам?

Примеры контактных сил включают:

  • Сила реакции. На объект, покоящийся на поверхности, действует сила реакции.
  • Напряжение. На растягиваемый объект действует сила натяжения.
  • Трение.Два тела, скользящие друг мимо друга, испытывают силы трения.
  • Сопротивление воздуха.

Что является примером силы сопротивления воздуха?

Сопротивление воздуху и воде Сопротивление воздуху — это тип трения между воздухом и другим материалом. Например, когда самолет летит по воздуху, частицы воздуха ударяются о самолет, что затрудняет его движение по воздуху. То же самое и с объектом, движущимся в воде.

Назовите один пример силы сопротивления, объясните, почему она называется сопротивляющейся?

Трение и сопротивление жидкости являются силами сопротивления, когда материал неподвижен.Однако оба они также могут вносить вклад в качестве приложенной силы, когда материалы или объекты движутся друг относительно друга. Например, лодка, движущаяся по стоячей воде, испытывает силу сопротивления воды.

Является ли сопротивление воздуха силой сопротивления?

Например, когда автомобиль движется с постоянной скоростью, движущая сила двигателя уравновешивается силами сопротивления, такими как сопротивление воздуха и трение в движущихся частях автомобиля.

Что понимается под контактной силой объяснить виды контактных сил с примерами?

Контактная сила – это любая сила, которая требует контакта.Контактные силы вездесущи и ответственны за наиболее заметные взаимодействия между макроскопическими скоплениями материи. Толкание машины в гору или пинание мяча по комнате — вот некоторые из повседневных примеров, когда действуют контактные силы.

Почему сопротивление воздуха является контактной силой?

Что является примером силы сопротивления воздуха?

К другим ситуациям, в которых действует сила сопротивления воздуха, относятся: Приложенная сила возникает, когда человек или объект непосредственно прикладывает силу к другому объекту, заставляя его двигаться.Когда вы толкаете компьютерную мышь, стоящую на плоской поверхности, это пример силы контакта между вашей рукой и мышью.

Какие бывают типы контактной силы?

Существует несколько различных типов контактных сил. Каждый относится к определенному обстоятельству. Сила сопротивления воздуха — это сила, действующая на объект, когда он вступает в контакт с воздухом, проходя через него. Это трение между воздухом и другим предметом или человеком.

Когда на объект действует контактная сила?

Объект, движущийся по воздуху, испытывает сопротивление воздуха.Например, парашютист падает в воздухе. Когда контактная сила действует между двумя объектами, оба объекта испытывают силу одинаковой величины, но в противоположных направлениях.

Как сила сопротивления связана с сопротивлением воздуха?

Сила сопротивления воздуха зависит от нескольких факторов, как показано в следующем уравнении: Обратите внимание, что если скорость объекта удваивается, сила сопротивления увеличивается в четыре раза. Вы также должны иметь в виду, что коэффициент сопротивления — это безразмерное число, полученное в результате лабораторных испытаний, которое варьируется для разных типов жидкостей и объектов.

Сопротивление воздуха, сила сопротивления и скорость: как работает падение

Дон Линкольн, доктор философии, Университет Нотр-Дам

Если многие факторы считаются постоянными при падении или бросании предмета, 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, приводящие 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 делают возможным полет 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.

Предельная скорость

Конечная скорость равна 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 на квадрат скорости.Иногда для упрощения других уравнений некоторые элементы считаются постоянными.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.