• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Hur man beräknar Drag Force

    Alla är intuitivt bekanta med begreppet dragkraft. När du vader genom vatten eller cyklar, märker du att ju mer arbete du gör och desto snabbare du rör dig, desto mer motstånd får du från det omgivande vattnet eller luften, som båda anses vara vätskor av fysiker. I frånvaro av dragkrafter kan världen behandlas med 1 000 fot hemmalöp i baseball, mycket snabbare världsrekord i friidrott och bilar med övernaturliga nivåer av bränsleekonomi.

    Dragkrafter, som är restriktiva snarare än framdrivande, är inte lika dramatiska som andra naturkrafter, men de är kritiska inom maskinteknik och relaterade discipliner. Tack vare ansträngningarna från matematiskt sinnade forskare är det möjligt att inte bara identifiera dragkrafter i naturen utan också att beräkna deras numeriska värden i en mängd vardagliga situationer.
    Drag Force Equation

    Pressure, in fysik definieras som kraft per enhetsarea: P \u003d F /A. Med användning av "D" för att representera dragkraft specifikt kan denna ekvation ordnas om till D \u003d CPA, där C är en konstant av proportionalitet som varierar från objekt till objekt. Trycket på ett föremål som rör sig genom en vätska kan uttryckas som (1/2) ρv 2, där ρ (den grekiska bokstaven rho) är vätskans densitet och v är objektets hastighet.

    Därför D \u003d (1/2) (C) (ρ) (v 2) (A).

    Notera flera konsekvenser av denna ekvation: Dragkraften stiger i direkt proportion till densitet och ytarean, och det stiger med kvadratet för hastigheten. Om du kör med 10 miles per timme, upplever du fyra gånger den aerodynamiska draken som du gör med 5 miles per timme, med allt annat hållet konstant.
    Drag Force på ett fallande objekt

    En av rörelseekvationer för ett objekt i fritt fall från klassisk mekanik är v \u003d v 0 + vid. I den är v \u003d hastighet vid tidpunkt t, v 0 initial hastighet (vanligtvis noll), a är acceleration på grund av tyngdkraften (9,8 m /s 2 på jorden), och t förflutit tid på sekunder. Det är tydligt med ett ögonblick att ett objekt som faller från en stor höjd skulle falla med en allt högre hastighet om denna ekvation var helt sant, men det är inte för att det försummar dragkraften.

    När summan av krafterna att agera på ett objekt är noll, det accelererar inte längre, även om det kanske rör sig med en hög, konstant hastighet. Således uppnår en fallskärmshoppare sin terminalhastighet när dragkraften är lika med tyngdkraften. Hon kan manipulera detta genom sin kroppsställning, vilket påverkar A i dragekvationen. Terminalhastigheten är cirka 120 mil per timme.
    Drag Force på en simmare

    Konkurrenskraftiga simmare möter fyra distinkta krafter: tyngdkraft och flytkraft, som motverkar varandra i ett vertikalt plan, och drag och framdrivning, som verkar i motsatta riktningar i ett horisontellt plan. I själva verket är den framdrivande kraften inget annat än en dragkraft som appliceras av simmareens fötter och händer för att övervinna vattnets dragkraft, som, som du antagligen antar, är betydligt större än luftens.

    Fram till 2010 fick olympiska simmare använda aerodynamiska dräkter som bara funnits i några år. Simningens styrande organ förbjöd kostymerna eftersom deras effekt var så uttalad att världsrekord bröts av idrottare som annars var omärkliga (men fortfarande i världsklass) utan kostymerna.

    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com