Всеки е интуитивно запознат с понятието сила на плъзгане. Когато се разхождате из вода или карате колело, забелязвате, че колкото повече работа упражнявате и толкова по-бързо се движите, толкова по-голямо съпротивление получавате от околната вода или въздух, и двете от които се считат за течности физици. При липса на сила на влачене, светът може да бъде лекуван с 1000 фута домашни бягания в бейзбол, много по-бързи световни рекорди в лека атлетика и автомобили със свръхестествени нива на икономия на гориво.
Силите на привличане, по-скоро ограничаващи, отколкото двигателни, не са толкова драматични, колкото другите природни сили, но са от решаващо значение в машиностроенето и свързаните с него дисциплини. Благодарение на усилията на учените с математическо мислене е възможно не само да се идентифицират силите на съпротивление в природата, но и да се изчислят числените им стойности в различни ежедневни ситуации.
Уравнението на сила на плъзгане
Налягането във физиката се определя като сила на единица площ:
P = \ frac {F} {A}
Използвайки "D", за да представи по-специално силата на плъзгане, това уравнение може да бъде пренаредено
D = CPA
където C е константа на пропорционалност, която варира от обект на обект. Налягането върху обект, движещ се през флуид, може да бъде изразено като (1/2) ρv, където ρ (гръцката буква rho) е плътността на течността, а v е скоростта на обекта.
Следователно,
D = \ frac {1} {2} C \ rho v ^ 2A
Обърнете внимание на няколко последици от това уравнение: Силата на съпротивление нараства пропорционално на плътността и площта и се увеличава с квадрата на скоростта. Ако бягате с 10 мили в час, изпитвате четири пъти аеродинамичното съпротивление, както при 5 мили в час, като всичко останало е постоянно.
Плъзнете сила върху падащ обект
Едно от уравненията на движението на обект при свободно падане от класическата механика е
v = v_0 + при
В него v = скорост в момент t, v0 е начална скорост (обикновено нула), а е ускорение поради гравитацията (9,8 m / s2 на Земята), а t е изминалото време в секунди. На пръв поглед е ясно, че обект, паднал от голяма височина, ще падне с непрекъснато нарастваща скорост, ако това уравнение е строго вярно, но не е защото пренебрегва силата на съпротивление.
Когато сумата от силите, действащи върху даден обект, е нула, тя вече не се ускорява, въпреки че може да се движи с висока, постоянна скорост. По този начин парашутистът достига крайната си скорост, когато силата на плъзгане е равна на силата на гравитацията. Тя може да манипулира това чрез стойката на тялото си, което засяга A в уравнението на плъзгане. Терминалната скорост е около 120 мили в час.
Плъзнете сила върху плувец
Състезателните плувци се сблъскват с четири различни сили: гравитация и плаваемост, които си противодействат във вертикална равнина, и съпротивление и задвижване, които действат в противоположни посоки в хоризонтална равнина. Всъщност силата на задвижване не е нищо повече от сила на плъзгане, приложена от краката и ръцете на плувеца преодолейте силата на съпротивление на водата, която, както вероятно сте предположили, е значително по-голяма от тази на въздух.
До 2010 г. на олимпийските плувци беше разрешено да използват специални аеродинамични костюми, които съществуват само от няколко години. Управляващият орган на плуването забрани костюмите, защото ефектът им беше толкова изразен, че световните рекорди бяха разбивани от спортисти, които иначе бяха незабележителни (но все пак от световна класа) без костюми.
