КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Силы сопротивления среды
Давление в газе или жидкости — это мера силы механического воздействия между элементами данной среды и элементами среды и другими телами. Оно равняется отношению силы к той площади, через которую осуществляется воздействие. Для всякой площадки в среде направление силы действия одного элемента среды на другой только нормальное (перпендикулярное площадке). В каждой точке среды величина давления одинакова для всех направлений, к которым это давление отнесено. Давление во всех точках среды, лежащих в одной горизонтальной плоскости, одно и то же. Давления по вертикали (в случае покоя среды) распределяются так, что разность давлений (F2—F1) равна весу вертикального столба среды (G).
a—статическая (выталкивающая. Q); б, в— динамические; б-лобового сопротивления, в - подъемная (Ry) (ориг.) Человек всегда находится и передвигается в какой-либо среде—либо воздушной, либо водной. Он вступает в механическое взаимодействие со средой. 'Силы ее действия могут проявляться статически (аэро-и гидростатика), например выталкивающая сила (по закону Архимеда), или динамически (аэро- и гидродинамика), например подъемная сила в потоке воздуха или воды. Выталкивающая сила — это мера действия среды на погруженное в нее тело. Выталкивающая сила равна геометрической (векторной) сумме сил, действующих на все элементы поверхности тела; она всегда равна по модулю весу вытесненного объема жидкости или газа и направлена вверх. Если тело весит больше, чем вытесненная им вода, то оно будет тонуть; при обратном соотношении будет всплывать. Когда тело движется в среде, возникают дополнительные силы, зависящие в основном от величины его скорости относительно среды (относительной скорости), формы тела, его ориентации по направлению относительного движения и свойств среды. Движение тела в среде (или среды относительно тела) характеризуется линиями тока. Это линии, в каждой точке которых скорость частиц среды касательна. Скорости касательны и к линиям тока, и к траекториям частиц. Но линии тока характеризуют направления скорости разных частиц в данный момент времени, а траектории — направления скорости одних и тех же частиц в различные моменты времени. Только при постоянном распределении скоростей линии тока и траектории частиц совпадают.Тело полностью обтекаемо, если линии тока расположены одинаково сверху и снизу тела, а также спереди и сзади. Правда, давление на тело с разных сторон различно. По закону Бернулли, где скорость потока возрастает, давление уменьшается, и наоборот. Именно этим и объясняются изменения давлений (дополнительные силы). Но это объяснение достаточно только для идеальной среды, в которой отсутствует внутреннее трение (вязкость). Вследствие вязкости обтекание всегда неполное, и поэтому возникает лобовое сопротивление. Лобовое сопротивление — это сила, с которой среда препятствует относительному движению в ней тела.Лобовое сопротивление при относительно небольших скоростях приближенно равно произведению площади поперечного сечения тела, коэффициента лобового сопротивления, плотности среды и квадрата относительной скорости:Rx=SCxrv2, где S — площадь поперечного сечения (миделево сечение, или мидель1), равная площади проекции тела на плоскость, перпендикулярную потоку; Сx — коэффициент лобового сопротивления, который зависит от формы тела (обтекаемости) и его ориентации относительно потока; r — плотность среды (воды — 1000 кг/м3, воздуха — 1,3 кг/м3; разница в плотности этих сред—почти в 780 раз); v — относительная скорость потока и тела. Перед телом давление повышено, так как скорость тока снижена (поджатие). Сзади тела силы трения вызывают отрыв потока от стенок тела, возникают завихрения, создается зона пониженного давления (разрежение). Равнодействующая сил давления на тело спереди и сзади направлена назад и тормозит движение тела. Тело с более обтекаемой формой имеет меньше завихрений сзади. Поэтому сопротивление среды может в зависимости от формы тела снизиться при прочих равных условиях в десятки раз (см. рис. 31, б). Таким образом, лобовое сопротивление зависит от разности давлений спереди и сзади тела в потоке (сопротивление формы) и трения между телом и пограничным слоем среды (сопротивление трения). Когда поверхность тела образует угол с направлением потока (угол атаки а), возникает еще подъемная сила (R„, см. рис. 31, в). При этом давление снизу тела несколько больше давления в потоке, а давление сверху тела намного меньше; тело не столько подпирается снизу, сколько «подсасывается» кверху. Подъемная сила — это сила, действующая со стороны среды на тело, расположенное под углом к потоку. Подъемная сила зависит от тех же факторов, что и лобовое давление: Ry=SCyrv2, где Су — коэффициент подъемной силы. Подъемная сила увеличивается в известных пределах с увеличением угла атаки, а потом начинает падать. Равнодействующая лобового давления и подъемной силы (она же равнодействующая сил давления и трения) при движении в воздухе называется полной аэродинамической силой. Лобовое сопротивление среды тормозит продвижение вперед, например, при полете, плавании, скольжении, беге. Подъемная сила поддерживает тело, например тело прыгуна на лыжах с трамплина в полете, пловца в воде при продвижении его по дистанции.
Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 848; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |