Svatko je intuitivno upoznat s konceptom sile vuče. Kad se provlačite kroz vodu ili vozite bicikl, primijetite da što više rada obavljate i brže se krećete, što veći otpor dobijete od okolne vode ili zraka, koji se obje smatraju tekućinama fizičari. U nedostatku sila vuče, svijet bi se mogao tretirati s 1000 metara brzih kućnih trka u bejzbolu, puno bržim svjetskim rekordima u atletici i automobilima s nadnaravnom razinom uštede goriva.
Potezne sile, koje su restriktivne, a ne propulzivne, nisu toliko dramatične kao ostale prirodne sile, ali su ključne u strojarstvu i srodnim disciplinama. Zahvaljujući naporima matematički nastrojenih znanstvenika, moguće je ne samo identificirati sile vuče u prirodi već i izračunati njihove brojčane vrijednosti u različitim svakodnevnim situacijama.
Jednadžba sile vučenja
Tlak se u fizici definira kao sila po jedinici površine:
P = \ frac {F} {A}
Upotrebom "D" za posebno predstavljanje sile vuče, ovu se jednadžbu može preurediti
D = CPA
gdje je C konstanta proporcionalnosti koja varira od objekta do objekta. Pritisak na objekt koji se kreće kroz tekućinu može se izraziti kao (1/2) ρv, gdje je ρ (grčko slovo rho) gustoća fluida, a v brzina objekta.
Stoga,
D = \ frac {1} {2} C \ rho v ^ 2A
Zapazite nekoliko posljedica ove jednadžbe: Sila vuče raste izravno proporcionalno gustoći i površini, a raste s kvadratom brzine. Ako trčite brzinom od 10 kilometara na sat, doživjet ćete četiri puta veći aerodinamični otpor kao i brzinom od 5 kilometara na sat, a sve ostalo je konstantno.
Povucite silu na padajući objekt
Jedna od jednadžbi kretanja predmeta u slobodnom padu iz klasične mehanike je
v = v_0 + at
U njemu je v = brzina u trenutku t, v0 početna brzina (obično nula), a ubrzanje zbog gravitacije (9,8 m / s2 na Zemlji), a t proteklo vrijeme u sekundama. Na prvi pogled je jasno da bi objekt koji je pao s velike visine padao sve većom brzinom da je ova jednadžba strogo istinita, ali nije zato što zanemaruje silu vuče.
Kad je zbroj sila koje djeluju na objekt nula, on se više ne ubrzava, iako se možda kreće velikom, konstantnom brzinom. Dakle, padobranac postiže svoju krajnju brzinu kada je sila vuče jednaka sili gravitacije. To može manipulirati svojim držanjem tijela, što utječe na A u jednadžbi otpora. Terminalna brzina je oko 120 milja na sat.
Povucite silu na plivačici
Natjecateljski plivači suočavaju se s četiri različite sile: gravitacija i uzgon koji se suprotstavljaju u vertikalnoj ravnini i vuča i pogon koji djeluju u suprotnim smjerovima u vodoravnoj ravnini. Zapravo, pogonska sila nije ništa drugo do sila vuče na koju primjenjuju noge i ruke plivača prevladati silu vučenja vode koja je, kao što ste vjerojatno pretpostavili, znatno veća od sile zrak.
Do 2010. godine olimpijskim plivačima bilo je dopušteno koristiti posebna aerodinamična odijela koja su postojala tek nekoliko godina. Upravno tijelo plivanja zabranilo je odijela jer je njihov učinak bio toliko izražen da su svjetski rekordi lomili su ih sportaši koji su inače bili neugledni (ali i dalje svjetske klase) bez odijela.