Sürükleme kuvveti kavramına herkes sezgisel olarak aşinadır. Suda yüzerken veya bisiklete binerken, ne kadar çok iş yaparsanız ve o kadar hızlı hareket ettiğinizi fark edersiniz. her ikisi de akışkan olarak kabul edilen çevredeki su veya havadan ne kadar fazla direnç alırsanız fizikçiler. Sürükleme kuvvetlerinin yokluğunda, dünya beyzbolda 1000 metrelik ev koşularına, atletizmde çok daha hızlı dünya rekorlarına ve doğaüstü düzeyde yakıt ekonomisine sahip arabalara muamele edilebilir.
İtici olmaktan çok kısıtlayıcı olan sürükleme kuvvetleri, diğer doğal kuvvetler kadar dramatik değildir, ancak makine mühendisliği ve ilgili disiplinlerde kritik öneme sahiptirler. Matematiksel zekaya sahip bilim adamlarının çabaları sayesinde, sadece doğadaki sürükleme kuvvetlerini tespit etmek değil, aynı zamanda çeşitli günlük durumlarda sayısal değerlerini hesaplamak da mümkündür.
Sürükleme Kuvveti Denklemi
Fizikte basınç, birim alan başına kuvvet olarak tanımlanır:
P=\frac{F}{A}
Sürükleme kuvvetini özel olarak temsil etmek için "D" kullanılarak, bu denklem şu şekilde yeniden düzenlenebilir:
D=EBM
Burada C, nesneden nesneye değişen bir orantı sabitidir. Bir sıvı içinde hareket eden bir nesne üzerindeki basınç (1/2) ρv olarak ifade edilebilir, burada ρ (Yunanca rho harfi) sıvının yoğunluğu ve v nesnenin hızıdır.
Bu nedenle,
D=\frac{1}{2}C\rho v^2A
Bu denklemin birkaç sonucunu not edin: Sürükleme kuvveti, yoğunluk ve yüzey alanıyla doğru orantılı olarak artar ve hızın karesiyle birlikte yükselir. Saatte 10 mil hızla koşuyorsanız, diğer her şey sabit tutulduğunda, saatte 5 mil hızla yaptığınızdan dört kat daha fazla aerodinamik sürüklenme yaşarsınız.
Düşen Bir Nesnede Sürükleme Kuvveti
Klasik mekanikten serbest düşüşte bir nesne için hareket denklemlerinden biri,
v=v_0+at
İçinde, v = t zamanındaki hız, v0 başlangıç hızıdır (genellikle sıfır), a yerçekimi ivmesidir (9,8 m/sn)2 Dünya'da) ve t saniye cinsinden geçen süredir. Bu denklem kesinlikle doğru olsaydı, büyük bir yükseklikten düşürülen bir nesnenin giderek artan bir hızla düşeceği bir bakışta açıktır, ancak bunun nedeni, sürükleme kuvvetini ihmal etmesi değildir.
Bir cisme etki eden kuvvetlerin toplamı sıfır olduğunda, cisim yüksek, sabit bir hızla hareket ediyor olsa da artık ivmelenmez. Böylece, bir paraşütçü, sürükleme kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda nihai hızına ulaşır. Bunu, sürükleme denkleminde A'yı etkileyen vücut duruşu aracılığıyla manipüle edebilir. Terminal hızı saatte yaklaşık 120 mildir.
Bir Yüzücüde Sürükleme Kuvveti
Rekabetçi yüzücüler dört farklı kuvvetle karşı karşıyadır: dikey bir düzlemde birbirine karşı koyan yerçekimi ve kaldırma kuvveti ve yatay bir düzlemde zıt yönlerde hareket eden sürükleme ve itme. Aslında itici kuvvet, yüzücünün ayakları ve elleri tarafından uygulanan bir sürükleme kuvvetinden başka bir şey değildir. Muhtemelen tahmin ettiğiniz gibi, suyunkinden önemli ölçüde daha büyük olan suyun sürükleme kuvvetinin üstesinden gelin. hava.
2010 yılına kadar, Olimpik yüzücülerin sadece birkaç yıldır var olan özel aerodinamik takımları kullanmalarına izin verildi. Yüzmenin yönetim organı takım elbiseleri yasakladı çünkü etkileri o kadar belirgindi ki dünya rekorları kırıldı. aksi takdirde dikkate değer olmayan (ama yine de dünya çapında) sporcular tarafından kırılıyordu. takım elbise.