ทุกคนคุ้นเคยกับแนวคิดของแรงลากโดยสัญชาตญาณ เมื่อคุณลุยน้ำหรือขี่จักรยาน คุณสังเกตเห็นว่ายิ่งออกแรงมากเท่าไหร่ และยิ่งเคลื่อนไหวเร็วขึ้น ยิ่งคุณได้รับความต้านทานจากน้ำหรืออากาศโดยรอบมากขึ้น ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ถือว่าเป็นของไหลโดย นักฟิสิกส์ ในกรณีที่ไม่มีแรงต้าน โลกอาจได้รับการปฏิบัติด้วยการวิ่งกลับบ้าน 1,000 ฟุตในกีฬาเบสบอล สถิติโลกที่เร็วกว่ามากในลู่และลาน และรถยนต์ที่มีระดับการประหยัดเชื้อเพลิงเหนือธรรมชาติ
แรงลากที่จำกัดมากกว่าแรงขับเคลื่อน ไม่ได้น่าทึ่งเท่ากับแรงธรรมชาติอื่นๆ แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านวิศวกรรมเครื่องกลและสาขาที่เกี่ยวข้อง ด้วยความพยายามของนักวิทยาศาสตร์ที่มีใจคิดทางคณิตศาสตร์ ไม่เพียงแต่ระบุแรงลากในธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังสามารถคำนวณค่าตัวเลขในสถานการณ์ต่างๆ ในชีวิตประจำวันได้อีกด้วย
สมการแรงลาก
ความดันในฟิสิกส์ถูกกำหนดให้เป็นแรงต่อหน่วยพื้นที่:
P=\frac{F}{A}
การใช้ "D" แทนแรงลากโดยเฉพาะ สมการนี้สามารถจัดเรียงใหม่เป็น
D=CPA
โดยที่ C คือค่าคงที่ของสัดส่วนที่แตกต่างกันไปในแต่ละวัตถุ ความดันบนวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านของไหลสามารถแสดงเป็น (1/2) ρv โดยที่ ρ (อักษรกรีก rho) คือความหนาแน่นของของไหล และ v คือความเร็วของวัตถุ
ดังนั้น,
D=\frac{1}{2}C\rho v^2A
สังเกตผลที่ตามมาหลายประการของสมการนี้: แรงลากเพิ่มขึ้นในสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่นและพื้นที่ผิว และเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว หากคุณวิ่งด้วยความเร็ว 10 ไมล์ต่อชั่วโมง คุณจะสัมผัสได้ถึงการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์สี่เท่าเช่นเดียวกับที่ทำที่ความเร็ว 5 ไมล์ต่อชั่วโมง โดยที่เหลือทั้งหมดจะคงที่
ลากแรงบนวัตถุที่ตกลงมา
หนึ่งในสมการการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกอย่างอิสระจากกลศาสตร์แบบคลาสสิกคือ
v=v_0+ที่
ในนั้น v = ความเร็ว ณ เวลา t, v0 คือความเร็วต้น (โดยปกติเป็นศูนย์) a คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (9.8 m/s2 บนโลก) และ t คือเวลาที่ผ่านไปในหน่วยวินาที จะเห็นได้ชัดเจนว่าวัตถุที่ตกลงมาจากที่สูงจะตกลงมาด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ หากสมการนี้เป็นจริงโดยเคร่งครัด แต่ไม่ใช่เพราะละเลยแรงต้าน
เมื่อผลรวมของแรงที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์ แรงนั้นจะไม่เร่งตัวอีกต่อไป แม้ว่ามันอาจจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงคงที่ก็ตาม ดังนั้น นักกระโดดร่มจะได้รับความเร็วปลายเมื่อแรงลากเท่ากับแรงโน้มถ่วง เธอสามารถจัดการสิ่งนี้ผ่านท่าทางของร่างกาย ซึ่งส่งผลต่อ A ในสมการลาก ความเร็วของเทอร์มินัลอยู่ที่ประมาณ 120 ไมล์ต่อชั่วโมง
ลากบังคับนักว่ายน้ำ
นักว่ายน้ำที่แข่งขันจะต้องเผชิญกับแรงขับเคลื่อนที่แตกต่างกันสี่แบบ ได้แก่ แรงโน้มถ่วงและการลอยตัว ซึ่งตอบโต้ซึ่งกันและกันในระนาบแนวตั้ง และการลากและแรงขับ ซึ่งกระทำการในทิศทางตรงกันข้ามในระนาบแนวนอน อันที่จริง แรงขับดันนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าแรงลากที่เท้าและมือของนักว่ายน้ำไป เอาชนะแรงลากของน้ำ ซึ่งตามที่คุณน่าจะเดาได้ มากกว่าแรงของ อากาศ
จนถึงปี 2010 นักว่ายน้ำโอลิมปิกได้รับอนุญาตให้ใช้ชุดแอโรไดนามิกพิเศษที่มีเพียงไม่กี่ปี คณะกรรมการว่ายน้ำได้สั่งห้ามชุดสูทเพราะเอฟเฟกต์ของพวกเขาเด่นชัดมากจนทำลายสถิติโลก ถูกนักกีฬาที่ไม่ธรรมดา (แต่ยังคงระดับโลก) หักโดยไม่มี ชุดสูท
