כולם מכירים באופן אינטואיטיבי את המושג כוח גרר. כשמשתכשכים במים או רוכבים על אופניים, אתה שם לב שככל שאתה עובד יותר ויותר אתה נע, ככל שתקבל יותר עמידות מהמים או האוויר שמסביב, שניהם נחשבים לנוזלים על ידי פיזיקאים. בהיעדר כוחות גרר, העולם עשוי להתייחס לריצות ביתיות בגודל 1,000 מטר בבייסבול, שיאי עולם מהירים הרבה יותר במסלול ובשדה ומכוניות עם רמות על-טבעיות של צריכת דלק.
כוחות גרירה, בהיותם מגבילים ולא מונעים, אינם דרמטיים כמו כוחות טבע אחרים, אך הם קריטיים בהנדסת מכונות ובתחומים קשורים. הודות למאמציהם של מדענים בעלי מתמטיקה, ניתן לא רק לזהות כוחות גרירה בטבע אלא גם לחשב את ערכיהם המספריים במגוון מצבים יומיומיים.
משוואת כוח הדראג
לחץ, בפיזיקה, מוגדר ככוח ליחידת שטח:
P = \ frac {F} {A}
באמצעות "D" כדי לייצג כוח גרר באופן ספציפי, ניתן לסדר את המשוואה הזו
D = מחיר לרכישה
כאשר C הוא קבוע של מידתיות המשתנה מאובייקט לאובייקט. הלחץ על עצם הנע דרך נוזל יכול לבוא לידי ביטוי כ- (1/2) ρv, כאשר ρ (האות היוונית rho) הוא צפיפות הנוזל ו- v הוא מהירות האובייקט.
לָכֵן,
D = \ frac {1} {2} C \ rho v ^ 2A
שימו לב למספר השלכות של משוואה זו: כוח הגרר עולה ביחס ישר לצפיפות ושטח הפנים, והוא עולה עם ריבוע המהירות. אם אתה רץ 10 מייל לשעה, אתה חווה פי ארבעה את הגרר האווירודינמי כפי שאתה עושה ב -5 מייל לשעה, עם כל השאר מוחזק קבוע.
גרור כוח על אובייקט נופל
אחת ממשוואות התנועה של אובייקט בנפילה חופשית מהמכניקה הקלאסית היא
v = v_0 + בשעה
בו, v = מהירות בזמן t, v0 הוא מהירות ראשונית (בדרך כלל אפס), a הוא תאוצה עקב כוח המשיכה (9.8 מ '/ שנ'2 על כדור הארץ), ו- t הוא הזמן שחלף בשניות. במבט חטוף ברור שאובייקט שנפל מגובה רב ייפול במהירות הולכת וגוברת אם משוואה זו הייתה נכונה לחלוטין, אך זה לא בגלל שהוא מזניח את כוח הגרירה.
כאשר סכום הכוחות הפועלים על עצם הוא אפס, הוא כבר לא מאיץ, אם כי הוא עשוי לנוע במהירות קבועה וקבועה. לפיכך, צניחה חופשית מגיעה למהירות הסופית שלה כאשר כוח הגרירה שווה לכוח המשיכה. היא יכולה לתפעל זאת באמצעות תנוחת גופה, אשר משפיעה על A במשוואת הגרר. מהירות המסוף נעה סביב 120 מייל לשעה.
גרור כוח על שחיין
שחיינים תחרותיים מתמודדים עם ארבעה כוחות מובחנים: כוח המשיכה והציפה, הנוגדים זה את זה במישור אנכי, וגרירה והנעה, הפועלים בכיוונים מנוגדים במישור אופקי. למעשה, כוח ההנעה הוא לא יותר מכוח גרירה שמופעל על ידי כפות רגליו וידיו של השחיין להתגבר על כוח הגרירה של המים, שכפי שספקתם לשער שהוא גדול משמעותית מזה של אוויר.
עד שנת 2010, שחיינים אולימפיים הורשו להשתמש בחליפות אווירודינמיות מיוחדות שהיו קיימות רק כמה שנים. הגוף המנהל של שחייה אסר על התביעות משום שהשפעתן הייתה כה בולטת עד לשיאי העולם נשברו על ידי ספורטאים שאחרת לא היו ראויים לציון (אך עדיין ברמה עולמית) ללא חליפות.