İçerik
Herkes, sürükleme kuvveti kavramına sezgisel olarak aşinadır. Suda gezindiğinizde veya bisiklete bindiğinizde, ne kadar çok iş yaptığınız ve ne kadar hızlı hareket ederseniz, her ikisi de fizikçiler tarafından sıvı olarak kabul edilen çevre su veya havadan daha fazla direnç kazanırsınız. Sürükleme kuvvetlerinin yokluğunda, dünyaya beyzbolda 1000 metrelik ev koşuları, atletizmde çok daha hızlı dünya rekorları ve doğaüstü yakıt ekonomisi seviyesine sahip otomobiller gibi davranılabilir.
İtici güçlerden ziyade kısıtlayıcı olan sürükleme kuvvetleri, diğer doğal kuvvetler kadar çarpıcı değillerdir, ancak makine mühendisliği ve ilgili disiplinlerde kritik öneme sahipler. Matematiksel düşünceye sahip bilim adamlarının çabaları sayesinde, yalnızca doğadaki sürükleme kuvvetlerini tanımlamakla kalmayıp aynı zamanda çeşitli günlük durumlarda sayısal değerlerini hesaplamak mümkündür.
Sürükle Kuvveti Denklemi
Fizikte basınç, birim alan başına kuvvet olarak tanımlanır: P = F / A. Sürükleme kuvvetini özellikle temsil etmek için "D" kullanarak, bu denklem yeniden düzenlenebilir D = EBMC burada nesneden nesneye değişen bir orantı sabitidir. Bir akışkan boyunca hareket eden bir cisim üzerindeki basınç (1/2) ρv olarak ifade edilebilir.2burada ρ (Yunanca rho harfi) sıvının yoğunluğu ve v nesnelerin hızıdır.
Bu nedenle, D = (1/2) (C) (ρ) (v2) (A).
Bu denklemin birkaç sonucuna dikkat edin: Çekme kuvveti, yoğunluk ve yüzey alanı ile doğru orantılı olarak yükselir ve hızın karesiyle yükselir. Saatte 10 mil koşuyorsanız, saatte 5 mil gibi aerodinamik sürüklemenin dört katı yaşar ve diğerlerini sabit tutarsınız.
Düşen Bir Nesneye Sürükleme Kuvveti
Klasik mekanikten serbest düşüşte bir cisim için hareket denklemlerinden biri v = v0 + 'da. İçinde v = t zamanında v, v0 başlangıç hızıdır (genellikle sıfırdır), a yerçekimine bağlı ivmedir (9.8 m / s2 Yeryüzünde), t saniye cinsinden geçen süredir. Bir bakışta, büyük bir yükseklikten düşen bir nesnenin bu denklem kesinlikle doğru olsaydı sürekli artan hızda düşeceği açıktır, ancak sürüklenme kuvvetini ihmal ettiği için değildir.
Bir nesneye etki eden kuvvetlerin toplamı sıfır olduğunda, yüksek, sabit bir hızda hareket edebilmesine rağmen, artık hızlanmamaktadır. Böylece, bir paraşütçü sürükleme kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda terminal hızına ulaşır. Bunu, beden denkleminde A'yı etkileyen vücut duruşu ile değiştirebilir. Terminal hızı saatte 120 mil civarındadır.
Bir Yüzücü Üzerine Çekme Kuvveti
Rekabetçi yüzücüler dört farklı kuvvete maruz kalmaktadır: dikey bir düzlemde birbirlerini engelleyen yerçekimi ve yüzdürme ve yatay düzlemde zıt yönlerde hareket eden sürükleme ve itme. Aslında, itiş kuvveti, yüzücülerin ayaklarının ve ellerinin, muhtemelen tahmin ettiğiniz gibi, havanınkinden önemli ölçüde daha büyük olan suyun sürükleme kuvvetini aşmak için uyguladığı bir çekme kuvvetinden başka bir şey değildir.
2010 yılına kadar, olimpiyat yüzücülerinin, yalnızca birkaç yıldır var olan özel aerodinamik kıyafetleri kullanmalarına izin verildi. Mayo yönetim organı, elbiseleri yasakladı çünkü etkileri o kadar açıktı ki, dünya rekoru, takım elbisesi olmadan başka türlü farkedilmeyen (ama yine de birinci sınıf) sporcular tarafından kırıldı.