4.01.2017

Тертя Повітря

Original: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/airfri.html

Тертя повітря, або опір повітря, є прикладом тертя рідини. На відміну від стандартної моделі поверхневого тертя, такі сили тертя залежать швидкість. Залежність швидкості може бути дуже складним, і тільки особливі випадки можна розглядати аналітично. При дуже низьких швидкостях для малих частинок, опір повітря приблизно пропорційний швидкості і може бути виражений у вигляді

де мінус означає, що він завжди прямо протилежний швидкості. Для більш високих швидкостей і великих об’єктів, опір тертя приблизно пропорційний квадрату швидкості:

де ρ – щільність повітря, A – площа поперечного перерізу, а C – числовий коефіцієнт аеродинамічного опору.

HyperPhysics (Гіперфізика) ***** Mechanics (Механіка) ***** Fluids (Рідини)

Покажчик

Тертя рідини

Р. Нейв

Лінійна залежність від швидкості

Для об’єктів, що рухаються на відносно низьких швидкостях через рідину, де турбулентність не є суттєвим фактором, то в’язкий опір руху об’єкта приблизно пропорційний його швидкості. Навіть у газах існують обставини, коли фрикційний опір приблизно пропорційний швидкості – такі, як рух крихітних деформованих частинок по повітрю. Найчастіше, тертя повітря має умови пропорційно квадрату або навіть вищі ступені швидкості.

Для лінійної залежності від швидкості силу опору можна подати в письмовому вигляді:
f_resistance = -bv . Якщо цей опір є єдиною силою, що діє, то Другий закон Ньютона набуває вигляду:

Аналіз руху

що призведе до перерви руху об’єкта на певній відстані

.Якщо вага W=mg об’єкта також задіяна, то об’єкт досягає граничної швидкості:

Ця гранична швидкість виражається в умовах ефективного значення g, якщо виштовхуюча сила істотна.

HyperPhysics (Гіперфізика) ***** Mechanics (Механіка) ***** Fluids (Рідини)

Покажчик

Тертя рідини

Р. Нейв

В’язкий опір

Якщо об’єкт рухається повільно через рідину, він буде відчувати в’язкий опір, який приблизно пропорційний швидкості. Для сфери падіння через рідину в швидкісному режимі, де в’язкість є домінуючим ефектом і турбулентністю можна знехтувати, в’язкий аеродинамічний опір

F _drag = − 6 πaηv

де a = радіус сфери, η = в’язкість, v = швидкість часток

Цей опір може бути використано для обчислення відстані проникнення у в’язкому середовищі, гранична швидкість, а опис руху для тонучих об’єктів.

HyperPhysics (Гіперфізика) ***** Mechanics (Механіка) ***** Fluids (Рідини)

Покажчик

Тертя рідини

Р. Нейв

Тертя рідини

Опір руху об’єкта через рідину, можна назвати “рідинне тертя”. Він може мати форму в’язкого опору в рідині, або дещо інший характер тертя повітря, коли об’єкт рухається через газ.

HyperPhysics (Гіперфізика) ***** Mechanics (Механіка) ***** Fluids (Рідини)

Покажчик

Концепти тертя рідини

Р. Нейв