17 примеров сил сопротивления воздуха: подробные пояснения —
В этой статье мы собираемся обсудить различные примеры сил сопротивления воздуха с подробным пониманием.
Скорость ветра имеет жизненно важное значение, когда речь идет о силе сопротивления воздуха. Вот список примеров силы сопротивления воздуха, которые мы собираемся обсудить ниже:
Закрытие незапертых дверей и оконЕсли вы оставите двери или окна без защелок, а через дверные проемы будет дуть сильный ветер, то он обязательно заклеит дверь, издавая громкий шум. Дверь закрывается за счет силы сопротивления воздуха, действующей на дверь.
Задувание свечиСила воздуха изо рта выбрасывается, чтобы задуть свечу.
задувание свечей;Изображение Фото: Pixabay
Если вы выдуваете воздух с меньшей силой воздуха, свеча может не сдуться, следовательно, для выдувания свечи требуется некоторая сила сопротивления воздуха.
Подробнее о Является ли свет поперечной волной: почему, как и подробные факты.
Ветряная мельницаВетряные мельницы зависят от скорости ветра. Основной мотив ветряной мельницы — преобразовывать энергию ветра в электрическую энергии.
ветряные мельницы; Кредит изображения: PixabayЕсли сила сопротивления воздуха достаточно высока, чтобы привести лопасти в движение, вал, прикрепленный к лопастям, ускоряется с помощью пропеллеров, а двигатель, подключенный к валу, увеличивает скорость лопастей, тем самым преобразуя механическая энергия превращается в электрическую энергии.
Затенение сухих листьев деревьевСила сопротивления воздуха также отвечает за то, что деревья затеняют свои сухие листья.
Листья затенены из-за ветра; Кредит изображения: PixabayБольшая сила сопротивления воздуха, воздействующая на кивки листьев, отрывает их от узлов и летит вместе с воздухом, а когда скорость ветра уменьшается, листья под действием силы тяжести падают на землю.
Подробнее о Означает ли постоянное ускорение постоянную скорость: подробные факты.
Песчаные дюныВ жарких пустынях песок уносится воздушным бризом, а так как это более легкая частица, то песок разносится на большие расстояния.
Песчаные дюны; Кредит изображения: PixabayВолнистая природа песчаных дюн объясняется тем, что частица также обладает волновой природой. частица движется в поперечной волне когда в этом районе дует сильный ветер.
ЗонтикЕсли во время сильного шторма не держать зонт по направлению ветра, то есть вероятность, что зонт улетит вместе с ветром. Это также связано с силой сопротивления воздуха.
Воздушный шарВес воздушного шара направлен вниз к поверхности Земли. За счет этого натяжение струн монгольфьера действует вверх, а также в направлении вверх действует выталкивающая сила, благодаря которой шары могут перемещаться в воздухе.
Изображение Фото: Pixabay
Перед каждым полетом очень важно знать направление ветра. Хорошо зная направление ветра, человек выбирает полет в зависимости от того, в каком направлении он предпочитает путешествовать. Следовательно, сила сопротивления воздуха позволяет легко унести груз в пути.
Подробнее о Как найти нормальную силу на горизонтальной поверхности: несколько подходов и примеры задач.
Циклоны и штормыЕсли вы вышли на улицу во время падения циклона или шторма, заметили ли вы свою прогулку в этот период при сильном ветре с большой скоростью? Было действительно трудно сделать шаг вперед с нормальной скоростью, с которой вы обычно ходите, как будто что-то мешает вам идти правильно.
Сила сопротивления воздуха во время циклона;Изображение Фото: Pixabay
Эта сила, которая была возложена на ваше тело, и вы должны были оттолкнуть свое тело от этой силы, является сопротивление воздуха сила.
Сила сопротивления воздуха очень высока во время циклонов или штормов, поэтому из-за этих ветров деревья вырываются с корнем, рушатся здания.
Самолет, летящий по воздуху, испытывает силу трения из-за сопротивления воздуха. Крылья и пропеллеры самолета помогают преодолеть эту силу сопротивления, прикладывая достаточную тягу, чтобы противостоять силе трения, создаваемой молекулами воздуха. Если высокая скорость сохраняется, то это может даже вызвать неустойчивое движение самолета.
ВолосыВьющиеся волосы также Пример силы сопротивления воздуха. Распущенные волосы легко поднимаются, когда ветерок касается ваших волос. Легкие по весу волосы легко попадают в раковину с легким ветерком.
Подробнее о Что такое постоянная отрицательная скорость: почему, как, когда и примеры проблем.
ПарапланеризмParaglide имеет парашют, соединенный с весом тела человека, летящего на параплане, с помощью веревки.
Парашют создает силу сопротивления воздуха и выталкивающую силу, действующую в направлении вверх, которая поднимает человека в воздух.
Это сопротивление воздуха, воздействующее на площадь поверхности парашюта, должно быть достаточно высоким, чтобы противодействовать весу человека, действующему вниз к Земле под действием силы тяжести.
Воздушный змейВоздушные змеи могут летать в воздухе из-за силы сопротивления воздуха, поднимающей змея вверх.
Летающий змей; Кредит изображения: PixabayСила натяжения создается в протекторе между точкой на кайте и пальцами, удерживающими протектор. Поскольку воздушный змей легче по весу и имеет острые углы, он способен противостоять силе трения из-за воздуха и достигает вертикальной высоты над землей.
Ветерок с деревьевСила сопротивления воздуха, воздействующая на деревья, сотрясает листья дерева и, таким образом, создает ветер от дерева.
Кокосовая пальма даже кажется танцующей с ветром, когда на нее действует сила сопротивления воздуха.
Подробнее о Как найти частоту волны: формула, задачи, примеры и факты.
ПероПерья настолько нежные и легкие по весу, что их легко уносит ветром, на больших высотах они долго парят в воздухе и раскачиваются с одного места на другое.
Подъем пера с ветерком; Кредит изображения: PixabayПоскольку оно очень легкое, гравитационная сила, действующая на перо, очень мала, и поэтому его легко переносить на большое расстояние.
Шторы в полетеЗанавес окна колеблется вместе с воздухом также из-за силы сопротивления воздуха. Сила, воздействующая на занавеску, имеет тенденцию льстить занавескам.
Подробнее о Увеличивается ли амплитуда волны: какие факторы, когда, как и подробные факты.
Неподшитые документыБумаги, хранящиеся без веса, легко теряются со стола, если включить вентилятор.
Это также пример силы сопротивления воздуха.
Более легкий ветерок не обеспечивает достаточной силы сопротивления, чтобы просто стряхнуть бумагу со стола, хотя он может хлопать верхнюю бумагу. Это зависит от качества бумаги, плотности и размера.
ВождениеПри движении автомобиля на высокой скорости воздух тормозит скорость автомобиля. По мере увеличения скорости автомобиля все большая и большая сила сопротивления воздуха будет оказываться на кузов автомобиля и людей, сидящих внутри автомобиля. Вы, должно быть, замечали синяки на лице в машине, ехавшей на хорошей скорости.
Воздушный шарВоздушный шар очень легкий и упругий и легко уносится силой сопротивления воздуха.
Надувные шары;Изображение Фото: Pixabay
Из-за сопротивления воздуха воздушный шар движется вверх, а сила тяжести, действующая на воздушный шар, тянет его вниз.
Выталкивающая сила также действует на воздушный шар, который тянет его вверх.
Подробнее о Изменяется ли частота света в зависимости от среды: и почему нет.
Часто задаваемые вопросыЧто такое сила сопротивления воздуха?Сила сопротивления воздуха будет вызывать только в присутствии воздуха, а не в космосе.
Сила воздействия воздуха на объекты, сопротивляющиеся его скорости или движению, называется силой сопротивления воздуха.
Сила сопротивления воздуха равна силе трения?Компания сила трения сила, возникающая при трении двух поверхностей друг о друга.
Сила сопротивления воздуха аналогична силе трения, когда поверхности летящего в воздухе объекта скользят сквозь молекулы воздуха. Сила трения возникает из-за молекул воздуха.
Как зависит сила сопротивления воздуха от формы предмета и его массы
Учеба -> Науки | Автор: Марзаева Екатерина | Добавлено: 2015-02-20
Одним из проявлений силы взаимного тяготения является сила тяжести, т.
е. сила притяжения тел к Земле. Если на тело действует только сила тяжести, то оно совершает свободное падение. Следовательно, свободное падение – это падение тел в безвоздушном пространстве под действием притяжения к Земле, начинающееся из состояния покоя.
Впервые это явление изучил Галилей, но из-за отсутствия воздушных насосов он не мог провести опыт в безвоздушном пространстве, поэтому Галилей производил опыты в воздухе. Отбрасывая все второстепенные явления, встречающиеся при движении тел в воздухе, Галилей открыл законы свободного падения тел. (1590г.)
- 1-й закон. Свободное падение является прямолинейным равномерноускоренным движением.
- 2-й закон. Ускорение свободного падения в данном месте Земли для всех тел одинаково; среднее его значение равно 9,8 м/с.
Зависимости между кинематическими характеристиками свободного падения получаются из формул для равноускоренного движения, если в этих формулах положить а = g. При v0 = 0 V = gt, H = gt2 \2, v = √2gH .
Практически воздух всегда оказывает сопротивление движению падающего тела, причем для данного тела сопротивление воздуха тем больше, чем больше скорость падения. Следовательно, по мере увеличения скорости падения сопротивление воздуха увеличивается, ускорение тела уменьшается и, когда сопротивление воздуха сделается равным силе тяжести, ускорение свободно падающего тела станет равным нулю. В дальнейшем движение тела будет равномерным движением.
Реальное движение тел в земной атмосфере происходит по баллистической траектории, существенно отличающейся от параболической из-за сопротивления воздуха. Например, если выпустить из винтовки пулю со скоростью 830 м/с под углом α = 45о к горизонту и зафиксировать с помощью кинокамеры фактическую траекторию трассирующей пули и место ее падения, то дальность полета окажется равной примерно 3,5 км. А если рассчитать по формуле, то оно окажется 68, 9 км. Разница огромная!
Сопротивление воздуха зависит от четырех факторов: 1) РАЗМЕР движущегося предмета.
Большой объект, очевидно, получит большее сопротивление, чем маленький. 2) ФОРМА движущегося тела. Плоская пластина определенной площади будет оказывать гораздо большее сопротивление ветру, чем обтекаемое тело (форма капли), имеющее ту же площадь сечения для такого же ветра, реально в 25 раз большее! Круглый предмет находится где-то посередине. (Это и есть причина, по которой корпуса всех автомобилей, самолетов и парапланов имеют по возможности скругленную или каплевидную форму: она уменьшает сопротивление воздуха и позволяет двигаться быстрее при меньших усилиях на двигатель, а значит, при меньших затратах топлива). 3) ПЛОТНОСТЬ ВОЗДУХА. Нам уже известно, что один кубический метр весит около 1,3 кг на уровне моря, и, чем выше вы поднимаетесь, тем менее плотным становится воздух. Эта разница может играть некоторую практическую роль при взлете только очень с большой высоты. 4) СКОРОСТЬ. Каждый из трех рассмотренных до сих пор факторов дает пропорциональный вклад в воздушное сопротивление: если вы увеличиваете один из них вдвое, сопротивление также удваивается; если вы уменьшаете любой из них в два раза, сопротивление падает наполовину.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОЗДУХА равно ПОЛОВИНЕ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА, умноженной на КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ, умноженной на ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ и умноженной на КВАДРАТ СКОРОСТИ.
Введем следующие символы: D — сопротивление воздуха; р — плотность воздуха; А — площадь сечения; cd — коэффициент сопротивления; υ — скорость воздуха.
Теперь имеем: D = 1/2 х р х cd x A x υ 2
При падении тела в реальных условиях ускорение тела не будет равно ускорению свободного падения. В этом случае 2 закон Ньютона примет вид ma = mg – Fсопр –Fарх
Fарх. =ρqV , так как плотность воздуха мала, можно пренебречь, тогда ma = mg – ηυ
Проанализируем это выражение. Известно, что на тело, движущееся в воздухе, действует сила сопротивления . Почти очевидно, что эта сила зависит от скорости движения и размеров тела, например площади поперечного сечения S, причем эта зависимость типа «чем больше υ и S, тем больше F». Можно еще уточнить вид этой зависимости, исходя из соображений размерностей (единиц измерения).
А чтобы подчеркнуть, что эта сила направлена против вектора скорости.
Мы узнали уже очень много, но это еще не все. Наверняка сила сопротивления (аэродинамическая сила) зависит и от формы тела — не случайно ведь летательные аппараты делаются «хорошо обтекаемыми». Чтобы учесть и эту предполагаемую зависимость, можно в полученное выше соотношение (пропорциональность) ввести безразмерный множитель, который не нарушит равенства размерностей в обеих частях этого соотношения, но превратит его в равенство:
Представим себе шарик, движущийся в воздухе, например, дробинку, горизонтально вылетевшую с начальной скоростью — Если бы не было сопротивления воздуха, то на расстоянии х за время дробинка сместилась бы по вертикали вниз на.
И вообще, дробинка будет двигаться по другой кривой , уже не являющейся параболой (ее называют баллистической траекторией).
При наличии атмосферы падающие тела помимо силы тяжести испытывают воздействие сил вязкого трения о воздух. В грубом приближении при малых скоростях силу вязкого трения можно считать пропорциональной скорости движения. В этом случае уравнение движения тела (второй закон Ньютона) имеет вид ma = mg – η υ
Сила вязкого трения, действующая на движущиеся с небольшими скоростями тела сферической формы примерно пропорциональна площади их поперечного сечения, т.е. квадрату радиуса тел: F = -η υ= — const R2 υ
Масса же сферического тела постоянной плотности пропорциональна его объему, т.е. кубу радиуса m = ρ V = ρ 4/3π R3
Уравнение написано с учетом направления оси OY вниз, где η –коэффициент сопротивления воздуха.
Эта величина зависит от состояния среды и параметров тела (массы тела, размеров и формы). Для тела шаровидной формы, по формуле Стокса η =6(m(r где m – масса тела, r – радиус тела, ( — коэффициент вязкости воздуха.
Рассмотрим для примера падение шариков из разного материала. Возьмем два шарика одинакового диаметра, пластмассовый и железный. Примем для наглядности, что плотность железа в 10 раз больше плотности пластмассы, поэтому железный шар будет иметь массу в 10 раз больше, соответственно его инертность будет в 10 раз выше, т.е. под воздействием той же силы он будет ускоряться в 10 раз медленнее.
В вакууме на шарики действует только сила тяжести, на железный в 10 раз больше чем на пластмассовый, соответственно разгоняться они будут с одним и тем же ускорением (в 10 раз большая сила тяжести компенсирует в 10 раз большую инертность железного шарика). При одинаковом ускорении одно и то же расстояние оба шарика пройдут за одно и то же время, т.е. другими словами упадут одновременно.
В воздухе: к действию силы тяжести добавляются сила аэродинамического сопротивления и Архимедова сила. Обе эти силы направлены вверх, против действия силы тяжести, и обе зависят только от размера и скорости движения шариков ( не зависят от их массы) и при равных скоростях движения равны для обоих шариков.
T.о. результирующая трех сил действующих на железный шарик будет уже не в 10 раз превышать аналогичную результирующую деревянного, а в больше чем 10, инертность же железного шарика остается больше инертности деревянного все в те же 10 раз.. Соответственно ускорение железного шарика будет больше, чем пластмассового, и упадет он раньше.
Сопротивление воздуха — НАУКА ВОСЬМОГО КЛАССА
Такие силы, как гравитация и трение, могут влиять на скорость и направление движения объекта.Сопротивление воздуха
Сопротивление воздуха , также известное как сопротивление, представляет собой силу, возникающую при движении в воздухе.
Эта сила, как и трение, действует в направлении, противоположном объекту, движущемуся по воздуху, поскольку частицы воздуха сталкиваются с объектом, замедляя его. Чем больше площадь поверхности, тем больше частиц воздуха попадает на нее и тем больше сопротивление.
Например, грузовик с плоской передней частью будет испытывать большее сопротивление воздуха, в то время как спортивный автомобиль обтекаемой формы будет испытывать меньшее сопротивление воздуха, что позволит спортивному автомобилю двигаться быстрее.
ВСЕ объекты падают с одинаковой скоростью на Земле!?! |
Независимо от массы объекта (шар для боулинга или перо) все они должны падать на Землю с одинаковой скоростью.
(9,8 м/с2)
В конце 16 века Галилей провёл знаменитый эксперимент с гравитацией, сбрасывая шары с Пизанской башни. Убедитесь сами в этом видео! |
Позже он катал мячи по наклонным пандусам. С помощью этих экспериментов Галилей показал, что гравитация ускоряет все объекты с одинаковой скоростью независимо от их веса. Не веришь мне!? Что ж, астронавты испытали это в космосе!
причина падения предметов с разной скоростью
Конечная скорость возникает в тот момент времени, когда сила тяжести, называемая весом, равна противодействующей силе сопротивления воздуха или трения. Другими словами, конечная скорость — это точка, в которой скорость (скорость движения падающего объекта) больше не увеличивается. |
Сила гравитации за вычетом силы сопротивления (или сопротивления воздуха) равна нулю.Видеогид:
|
Советы по теме
- Сопротивление воздуха — это сила, действующая в направлении, противоположном направлению движения объекта в воздухе, что приводит к его замедлению.
- Без сопротивления воздуха все объекты падают на Землю со скоростью 9,8 м/с2.
Трение воздуха
Трение воздуха Воздушное трение, или сопротивление воздуха, является примером жидкостного трения. , где отрицательный знак означает, что она всегда прямо противоположна скорости. Для более высоких скоростей и более крупных объектов сопротивление трения приблизительно пропорционально квадрату скорости: , где ρ — плотность воздуха, A — площадь поперечного сечения, а C — числовой коэффициент сопротивления. | Индекс Жидкостное трение | ||
| Вернуться |
В отличие от стандартной модели поверхностного трения, такие силы трения зависят от скорости. Зависимость от скорости может быть очень сложной, и только частные случаи могут быть рассмотрены аналитически. При очень малых скоростях для мелких частиц сопротивление воздуха приблизительно пропорционально скорости и может быть выражено в виде Для объектов, движущихся с относительно небольшими скоростями в жидкости, где турбулентность не является существенным фактором, вязкое сопротивление движению объекта примерно пропорционально его скорости. Для линейной зависимости скорости сила сопротивления может быть записана как
который остановит объект на расстоянии Если вес объекта W=mg также действует, то объект приближается к конечной скорости: Эта конечная скорость выражается через эффективное значение g, если выталкивающая сила значительна. | Индекс Жидкостное трение | |||
|
Даже в газах бывают обстоятельства, когда сопротивление трению примерно пропорционально скорости, например, при движении мельчайших частиц пыли в воздухе. Чаще всего воздушное трение имеет члены, пропорциональные квадрату или даже более высоким степеням скорости.