Όλοι είναι διαισθητικά εξοικειωμένοι με την έννοια της δύναμης έλξης. Όταν περπατάτε στο νερό ή οδηγείτε ποδήλατο, παρατηρείτε ότι όσο περισσότερη δουλειά ασκείτε και τόσο πιο γρήγορα κινείστε, όσο περισσότερη αντίσταση λαμβάνετε από το περιβάλλον νερό ή τον αέρα, και τα δύο θεωρούνται υγρά από φυσικοί. Ελλείψει δυνάμεων έλξης, ο κόσμος μπορεί να αντιμετωπιστεί με εγχώριες πίστες 1.000 ποδιών στο μπέιζμπολ, πολύ ταχύτερα παγκόσμια ρεκόρ σε πίστα και αγώνες, και αυτοκίνητα με υπερφυσικά επίπεδα οικονομίας καυσίμου.
Οι δυνάμεις έλξης, που είναι περιοριστικές και όχι προωθητικές, δεν είναι τόσο δραματικές όσο άλλες φυσικές δυνάμεις, αλλά είναι κρίσιμες για τη μηχανική και συναφείς κλάδους. Χάρη στις προσπάθειες των μαθηματικά μυαλού επιστημόνων, είναι δυνατόν όχι μόνο να εντοπίσουμε δυνάμεις έλξης στη φύση αλλά και να υπολογίσουμε τις αριθμητικές τους τιμές σε μια ποικιλία καθημερινών καταστάσεων.
Η εξίσωση δύναμης έλξης
Η πίεση, στη φυσική, ορίζεται ως δύναμη ανά μονάδα περιοχής:
P = \ frac {F} {Α}
Χρησιμοποιώντας το "D" για να αντιπροσωπεύσει τη δύναμη έλξης συγκεκριμένα, αυτή η εξίσωση μπορεί να αλλάξει
Δ = CPA
όπου το C είναι μια σταθερά αναλογικότητας που ποικίλλει από αντικείμενο σε αντικείμενο. Η πίεση σε ένα αντικείμενο που κινείται μέσω ενός ρευστού μπορεί να εκφραστεί ως (1/2) ρv, όπου ρ (το ελληνικό γράμμα rho) είναι η πυκνότητα του ρευστού και το v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου.
Ως εκ τούτου,
D = \ frac {1} {2} C \ rho v ^ 2A
Σημειώστε πολλές συνέπειες αυτής της εξίσωσης: Η δύναμη οπισθέλκουσας αυξάνεται σε άμεση αναλογία προς την πυκνότητα και το εμβαδόν της επιφάνειας και αυξάνεται με το τετράγωνο της ταχύτητας. Εάν τρέχετε με ταχύτητα 10 μιλίων ανά ώρα, θα δοκιμάσετε τέσσερις φορές την αεροδυναμική αντίσταση όπως κάνετε με 5 μίλια ανά ώρα, με όλα τα υπόλοιπα να παραμένουν σταθερά.
Σύρετε δύναμη σε ένα αντικείμενο που πέφτει
Μία από τις εξισώσεις κίνησης για ένα αντικείμενο σε ελεύθερη πτώση από την κλασική μηχανική είναι
v = v_0 + στις
Σε αυτό, v = ταχύτητα στο χρόνο t, v0 είναι αρχική ταχύτητα (συνήθως μηδέν), a είναι επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m / s2 στη Γη), και ο χρόνος έχει περάσει σε δευτερόλεπτα. Είναι σαφές με μια ματιά ότι ένα αντικείμενο που πέφτει από μεγάλο ύψος θα πέσει με συνεχώς αυξανόμενη ταχύτητα εάν αυτή η εξίσωση ήταν απολύτως αληθινή, αλλά δεν συμβαίνει επειδή παραμελεί τη δύναμη έλξης.
Όταν το άθροισμα των δυνάμεων που δρουν σε ένα αντικείμενο είναι μηδέν, δεν επιταχύνεται πλέον, αν και μπορεί να κινείται με υψηλή, σταθερή ταχύτητα. Έτσι, ένα skydiver επιτυγχάνει την τελική του ταχύτητα όταν η δύναμη έλξης ισούται με τη δύναμη της βαρύτητας. Μπορεί να το χειριστεί μέσω της στάσης του σώματος, η οποία επηρεάζει το Α στην εξίσωση έλξης. Η ταχύτητα του τερματικού είναι περίπου 120 μίλια ανά ώρα.
Σύρετε δύναμη σε έναν κολυμβητή
Οι ανταγωνιστικοί κολυμβητές αντιμετωπίζουν τέσσερις ξεχωριστές δυνάμεις: τη βαρύτητα και την πλευστότητα, που αντισταθμίζονται μεταξύ τους σε κατακόρυφο επίπεδο και έλξη και πρόωση, που δρουν σε αντίθετες κατευθύνσεις σε οριζόντιο επίπεδο. Στην πραγματικότητα, η προωστική δύναμη δεν είναι τίποτα περισσότερο από μια δύναμη έλξης που ασκείται από τα πόδια και τα χέρια του κολυμβητή ξεπεράστε τη δύναμη έλξης του νερού, η οποία, όπως πιθανότατα έχετε υποθέσει, είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτήν αέρας.
Μέχρι το 2010, οι Ολυμπιακοί κολυμβητές είχαν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν ειδικές αεροδυναμικές στολές που υπήρχαν μόνο για λίγα χρόνια. Το κυβερνητικό σώμα της κολύμβησης απαγόρευσε τις στολές επειδή το αποτέλεσμα τους ήταν τόσο έντονο που τα παγκόσμια ρεκόρ σπάζονταν από αθλητές που διαφορετικά δεν ήταν αξιοθαύμαστοι (αλλά ακόμα παγκόσμιας κλάσης) χωρίς το κοστούμια.
