Alle er intuitivt kjent med begrepet dragkraft. Når du vasser gjennom vann eller sykler, merker du at jo mer arbeid du utfører og jo raskere beveger du deg, jo mer motstand du får fra det omkringliggende vannet eller luften, som begge betraktes som væsker av fysikere. I fravær av motstandskrefter kan verden behandles med 1000 fot hjemmeløp i baseball, mye raskere verdensrekorder i friidrett og biler med overnaturlige nivåer av drivstofføkonomi.
Dragkrefter, som er restriktive snarere enn fremdrivende, er ikke så dramatiske som andre naturlige krefter, men de er kritiske innen maskinteknikk og relaterte disipliner. Takket være innsatsen fra matematisk tenkende forskere er det mulig å ikke bare identifisere dragkrefter i naturen, men også å beregne deres numeriske verdier i en rekke hverdagssituasjoner.
Drag Force-ligningen
Trykk, i fysikk, er definert som kraft per arealenhet:
P = \ frac {F} {A}
Ved å bruke "D" for å representere dragkraft spesifikt, kan denne ligningen omorganiseres til
D = CPA
hvor C er en konstant av proporsjonalitet som varierer fra objekt til objekt. Trykket på et objekt som beveger seg gjennom en væske kan uttrykkes som (1/2) ρv, der ρ (den greske bokstaven rho) er væskens tetthet og v er objektets hastighet.
Derfor,
D = \ frac {1} {2} C \ rho v ^ 2A
Legg merke til flere konsekvenser av denne ligningen: Dragkraften stiger i direkte proporsjon til tetthet og overflateareal, og den stiger med kvadratet av hastigheten. Hvis du løper i 10 miles i timen, opplever du fire ganger den aerodynamiske luftmotstanden som du gjør i 5 miles per time, med alt annet holdt konstant.
Dra kraft på et fallende objekt
En av bevegelsesligningene for et objekt i fritt fall fra klassisk mekanikk er
v = v_0 + kl
I den er v = hastighet på tiden t, v0 er starthastighet (vanligvis null), a er akselerasjon på grunn av tyngdekraften (9,8 m / s2 på jorden), og t er forløpt tid i sekunder. Det er tydelig med et øyeblikk at et objekt som falt fra stor høyde, ville falle i stadig økende hastighet hvis denne ligningen var strengt sant, men det er ikke fordi den forsømmer dragkraften.
Når summen av kreftene som virker på et objekt er null, akselererer den ikke lenger, selv om den kan bevege seg med høy, konstant hastighet. Dermed oppnår en fallskjermhopper sin endelige hastighet når dragkraft er lik tyngdekraften. Hun kan manipulere dette gjennom kroppsholdningen, som påvirker A i dragligningen. Terminalhastigheten er rundt 120 miles i timen.
Dra kraft på en svømmer
Konkurransedyktige svømmere står overfor fire forskjellige krefter: tyngdekraft og oppdrift, som motvirker hverandre i et vertikalt plan, og drag og fremdrift, som virker i motsatt retning i et horisontalt plan. Den fremdrivende kraften er faktisk ikke noe mer enn en dragkraft som brukes av svømmerens føtter og hender på overvinne trekkraften til vannet, som, som du sannsynligvis har antatt, er betydelig større enn for luft.
Fram til 2010 fikk olympiske svømmere lov til å bruke spesielle aerodynamiske drakter som bare hadde eksistert i noen år. Svømmingens styrende organ forbød dressene fordi effekten av dem var så uttalt at verdensrekordene ble ødelagt av idrettsutøvere som ellers var umerkelige (men fortsatt i verdensklasse) uten drakter.