Ikviens intuitīvi pārzina vilcējspēka jēdzienu. Brienot pa ūdeni vai braucot ar velosipēdu, pamanāt, ka jo vairāk strādājat un ātrāk pārvietojaties, jo lielāku pretestību saņem apkārtējais ūdens vai gaiss, kurus abi uzskata par šķidrumiem fiziķi. Ja nebūtu pretestības spēku, pasaulei varētu tikt piedāvāti 1000 pēdu mājas braucieni beisbolā, daudz vieglāki pasaules rekordi vieglatlētikā un automašīnas ar pārdabisku degvielas ekonomijas līmeni.
Vilces spēki, kas ir drīzāk ierobežojoši, nevis vilces spēki, nav tik dramatiski kā citi dabas spēki, taču tiem ir kritiska nozīme mašīnbūvē un ar to saistītajās disciplīnās. Pateicoties matemātiski domājošu zinātnieku centieniem, ir iespējams ne tikai identificēt pretestības spēkus dabā, bet arī aprēķināt to skaitliskās vērtības dažādās ikdienas situācijās.
Vilkšanas spēka vienādojums
Spiedienu fizikā definē kā spēku uz laukuma vienību:
P = \ frac {F} {A}
Izmantojot "D", lai īpaši attēlotu pretestības spēku, šo vienādojumu var pārkārtot
D = CPA
kur C ir proporcionalitātes konstante, kas mainās atkarībā no objekta. Spiedienu uz objektu, kas pārvietojas caur šķidrumu, var izteikt kā (1/2) ρv, kur ρ (grieķu burts rho) ir šķidruma blīvums un v ir objekta ātrums.
Tāpēc
D = \ frac {1} {2} C \ rho v ^ 2A
Ievērojiet vairākas šī vienādojuma sekas: vilkšanas spēks palielinās tieši proporcionāli blīvumam un virsmas laukumam, un tas palielinās līdz ar ātruma kvadrātu. Ja jūs skrienat ar ātrumu 10 jūdzes stundā, četras reizes pārsniedzat aerodinamisko pretestību tāpat kā ar ātrumu 5 jūdzes stundā, visu pārējo turot nemainīgu.
Velciet spēku uz krītošu objektu
Viens no objekta kustības vienādojumiem brīvajā kritienā no klasiskās mehānikas ir
v = v_0 + plkst
Tajā v = ātrums laikā t, v0 ir sākotnējais ātrums (parasti nulle), a ir paātrinājums gravitācijas dēļ (9,8 m / s2 uz Zemes), un t ir pagājis laiks sekundēs. No pirmā acu uzmetiena ir skaidrs, ka objekts, kas nomests no liela augstuma, nokristu ar arvien lielāku ātrumu, ja šis vienādojums būtu stingri pareizs, taču tas nav tāpēc, ka tas neņem vērā pretestības spēku.
Kad uz objektu iedarbojošos spēku summa ir nulle, tā vairs nepaātrinās, kaut arī tā var pārvietoties lielā, nemainīgā ātrumā. Tādējādi izpletņlēcēja sasniedz savu galīgo ātrumu, kad vilces spēks ir vienāds ar gravitācijas spēku. Viņa to var manipulēt, izmantojot ķermeņa stāju, kas pretestības vienādojumā ietekmē A. Termināla ātrums ir aptuveni 120 jūdzes stundā.
Velciet spēku peldētājam
Konkurējošie peldētāji saskaras ar četriem atšķirīgiem spēkiem: gravitāciju un peldspēju, kas vertikālā plaknē iedarbojas viens pret otru, un vilkšanu un vilci, kas horizontālā plaknē darbojas pretējos virzienos. Faktiski vilces spēks ir nekas cits kā vilkšanas spēks, ko peldētāja kājas un rokas pieliek pārvarēt ūdens pretestības spēku, kas, kā jūs, iespējams, uzminējāt, ir ievērojami lielāks nekā gaiss.
Līdz 2010. gadam olimpiskajiem peldētājiem bija atļauts izmantot īpašus aerodinamiskos tērpus, kas bija bijuši tikai dažus gadus. Peldēšanas pārvaldes iestāde aizliedza uzvalkus, jo to ietekme bija tik izteikta, ka pasaules rekordi tika salauzti sportisti, kuri citādi nebija nozīmīgi (bet tomēr pasaules klases) bez uzvalki.