Không thấm nước. Chúng ta đã biết [§ 68] rằng khi một vật cứng chuyển động trong không khí, lực cản của không khí tác dụng lên vật đó, hướng ngược lại với chuyển động của cơ thể. Lực tương tự phát sinh nếu một luồng không khí chạy trên một vật thể bất động; tất nhiên nó được định hướng theo hướng của dòng chảy. Lực cản trước hết là do ma sát của không khí trên bề mặt của vật thể và thứ hai là do sự thay đổi chuyển động của dòng chảy do vật thể gây ra. Trong một luồng không khí bị thay đổi bởi sự hiện diện của một cơ thể, áp suất ở mặt trước của cơ thể tăng lên và ở mặt sau nó giảm so với áp suất trong dòng chảy không bị xáo trộn. Do đó, một sự chênh lệch áp suất được tạo ra, làm chậm cơ thể chuyển động hoặc cuốn cơ thể chìm trong dòng chảy. Sự chuyển động của không khí phía sau cơ thể mang đặc tính dòng xoáy hỗn loạn.
Cơm. 334. Các vật thể trong hình có lực cản chuyển động của không khí như nhau
Lực cản phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy, vào kích thước và hình dạng của vật thể. Cơm. 334 minh họa tác dụng của hình dạng cơ thể. Đối với tất cả các cơ thể được mô tả trong hình này, khả năng chống chuyển động là như nhau, mặc dù các cơ thể có kích thước rất khác nhau. Điều này được giải thích trong Hình. 335, cho thấy luồng không khí xung quanh tấm và phần thân "được sắp xếp hợp lý". Hình bên cho thấy sự sắp xếp hợp lý hạn chế phản lực của máy bay. Chúng ta thấy rằng cơ thể “tinh gọn” hầu như không vi phạm tính đều đặn của dòng chảy; do đó, áp lực lên cơ thể phía sau chỉ giảm nhẹ so với phía trước, và có rất ít lực cản. Ngược lại, toàn bộ một vùng chuyển động hỗn loạn không khí xoáy được hình thành phía sau tấm, nơi áp suất giảm mạnh.
Cơm. 335. a] Các xoáy hình thành phía sau một tấm đặt trong dòng nước; áp suất nhỏ hơn nhiều so với áp suất. b] Cơ thể “sắp xếp hợp lý” được dòng chảy chảy quanh; áp suất chỉ là áp suất ít hơn một chút
Các bộ phận trợ lực khác nhau được lắp đặt trên các phần nhô ra của máy bay được thiết kế để loại bỏ sự nhiễu loạn dòng chảy bởi các phần nhô ra của cấu trúc. Nhìn chung, các nhà thiết kế có xu hướng để lại trên bề mặt số lượng nhỏ nhất có thể của các bộ phận nhô ra và những bất thường có thể tạo ra sự nhiễu loạn [thiết bị hạ cánh có thể thu vào, dạng "liếm"].
Nó chỉ ra rằng phần phía sau của cơ thể chuyển động đóng vai trò chính trong việc này, vì sự giảm áp suất ở gần nó lớn hơn sự gia tăng áp suất ở phần phía trước [trừ khi tốc độ của cơ thể hoặc dòng chảy tới là rất cao ]. Vì vậy, điều đặc biệt quan trọng là phải tạo cho phần sau của cơ thể một hình dáng thon gọn. Ảnh hưởng của lực cản không khí cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến các phương tiện giao thông mặt đất: khi tốc độ ô tô tăng lên, một phần công suất động cơ ngày càng tăng được dành để khắc phục sức cản của không khí. Do đó, những chiếc xe hiện đại được tạo hình càng hợp lý càng tốt.
Khi di chuyển với tốc độ lớn hơn tốc độ âm thanh, tốc độ "siêu thanh" [đạn, đạn pháo, tên lửa, máy bay], lực cản của không khí tăng lên rất nhiều, do cơ thể bay tạo ra sóng âm thanh mạnh mẽ mang đi năng lượng của cơ thể chuyển động [Hình [336]. Để giảm lực cản ở tốc độ siêu thanh, cần phải mài phần trước của cơ thể chuyển động, trong khi ở tốc độ thấp hơn, như đã đề cập ở trên, việc mài sắc phần sau của nó [“tinh giản”] là quan trọng nhất.
Cơm. 336. Sóng âm thanh mạnh mẽ phát sinh gần một viên đạn đang di chuyển với tốc độ siêu thanh
Khi cơ thể chuyển động trong nước, lực cản cũng phát sinh, hướng ngược lại với chuyển động của cơ thể. Nếu một cơ thể chuyển động dưới nước [ví dụ, cá, tàu ngầm], thì lực cản được gây ra bởi những lý do tương tự như lực cản của không khí: ma sát của nước với bề mặt của cơ thể và sự thay đổi của dòng chảy, tạo ra lực cản bổ sung. Cá bơi nhanh [cá mập, cá kiếm] và động vật giáp xác [cá heo, cá voi sát thủ] có hình dạng cơ thể “thuôn gọn” làm giảm lực cản của nước khi chúng di chuyển. Một hình dạng sắp xếp hợp lý cũng được đưa ra cho tàu ngầm. Do khối lượng riêng của nước lớn hơn khối lượng riêng của không khí nên lực cản chuyển động của một vật nhất định trong nước lớn hơn nhiều so với lực cản trong không khí ở cùng tốc độ chuyển động.
Đối với những con tàu thông thường đi trên mặt nước, còn có thêm khả năng cản sóng: sóng phân ra từ tàu trên mặt nước [Hình 337], việc tạo ra chúng sẽ tiêu tốn một phần công việc của động cơ tàu một cách không hiệu quả.
Cơm. 337. Sóng tỏa ra từ một con tàu đang chuyển động, mang theo năng lượng
Có sự giống nhau giữa lực cản sóng mà tàu gặp phải và lực cản xuất hiện trong quá trình bay nhanh của đạn do sự xuất hiện của sóng âm; trong cả hai trường hợp, năng lượng của vật chuyển động được sử dụng để tạo ra sóng trong môi trường. Tuy nhiên, con tàu tạo ra sóng ở bất kỳ tốc độ nào, trong khi sóng âm chỉ xảy ra ở tốc độ đường đạn siêu thanh. Sự khác biệt này là do con tàu tạo ra sóng trên mặt nước, thiết lập giao diện giữa chất lỏng và không khí trong chuyển động; trong trường hợp bay theo đường đạn, không có ranh giới như vậy. Để giảm sức cản của sóng, đối với tàu cao tốc có thể lớn hơn 3/4 sức cản tổng, vỏ tàu được tạo hình đặc biệt. Mũi tàu ở phần dưới nước đôi khi được làm "hình củ" [Hình 338]; đồng thời, sự hình thành ý chí trên mặt nước giảm, đồng nghĩa với việc lực cản cũng giảm theo.
Cơm. 338. Mũi tàu "hình bóng đèn" của tàu cao tốc
190.1. Nếu bạn thổi vào một hộp diêm, cầm một garô thắp sáng đằng sau nó, thì luồng khói sẽ lệch về phía hộp [Hình 339]. Giải thích hiện tượng.
190.2. Một vòng tròn nhẹ được đặt trên kim, tự do trượt dọc theo nó. Nếu bạn thổi vào vòng tròn bên trái, nó sẽ trượt dọc theo kim sang bên phải [Hình 340, a]. Nếu bạn thổi vào vòng tròn bên trái, trước đó đã đặt màn hình lên kim ở phía trước vòng tròn, thì vòng tròn sẽ trượt sang trái và ép vào màn hình [Hình 340, b]. Giải thích hiện tượng.
Cơm. 339. Bài tập 190.1
Cơm. 340. Bài tập 190.2
Một trong những biểu hiện của lực hấp dẫn lẫn nhau là lực hấp dẫn, tức là lực hút của các thiên thể đối với Trái đất. Nếu chỉ có trọng lực tác dụng lên vật thì vật đó rơi tự do. Do đó, rơi tự do là sự rơi của các vật thể trong không gian không có không khí dưới tác dụng của lực hút Trái đất, bắt đầu từ trạng thái nghỉ.
Hiện tượng này lần đầu tiên được nghiên cứu bởi Galileo, nhưng do thiếu máy bơm không khí, ông không thể tiến hành thí nghiệm trong không gian không có không khí nên Galileo đã tiến hành thí nghiệm trong không khí. Bỏ đi tất cả những hiện tượng nhỏ gặp phải trong quá trình chuyển động của các vật thể trong không khí, Galileo đã khám phá ra quy luật rơi tự do của các vật thể. [1590]
- Luật thứ nhất. Rơi tự do là chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc thẳng.
- Luật thứ 2. Gia tốc rơi tự do tại một địa điểm nhất định trên Trái đất là như nhau đối với mọi vật thể; giá trị trung bình của nó là 9,8 m / s.
Sự phụ thuộc giữa các đặc tính động học của sự rơi tự do thu được từ các công thức về chuyển động có gia tốc biến đổi đều, nếu chúng ta đặt a = g vào các công thức này. Với v0 = 0 V = gt, H = gt2 \ 2, v = √2gH.
Trong thực tế, không khí luôn chống lại chuyển động của vật thể rơi, và đối với một vật thể nhất định, lực cản không khí càng lớn thì tốc độ rơi càng lớn. Do đó, khi tốc độ rơi tăng, lực cản của không khí tăng lên, gia tốc của cơ thể giảm, và khi lực cản của không khí trở nên bằng trọng lực thì gia tốc của vật thể rơi tự do sẽ bằng không. Trong tương lai, chuyển động của cơ thể sẽ là chuyển động đồng đều.
Chuyển động thực của các thiên thể trong bầu khí quyển của trái đất xảy ra dọc theo một quỹ đạo đạn đạo, khác với đường parabol đáng kể do lực cản của không khí. Ví dụ, nếu một viên đạn được bắn ra từ một khẩu súng trường với tốc độ 830 m / s ở góc α = 45o so với đường chân trời và quỹ đạo thực của viên đạn và nơi rơi của nó được ghi lại bằng máy quay phim, thì phạm vi bay sẽ là khoảng 3,5 km. Và nếu bạn tính theo công thức, thì nó sẽ là 68,9 km. Sự khác biệt là rất lớn!
Lực cản của không khí phụ thuộc vào 4 yếu tố: 1] KÍCH THƯỚC của vật chuyển động. Một vật lớn hiển nhiên sẽ nhận được nhiều lực cản hơn một vật nhỏ. 2] HÌNH DẠNG của một cơ thể chuyển động. Một tấm phẳng có diện tích nhất định sẽ cung cấp khả năng cản gió lớn hơn nhiều so với một vật thể được sắp xếp hợp lý [hình giọt nước] có cùng diện tích mặt cắt ngang đối với cùng một luồng gió, thực tế là gấp 25 lần! Vật thể tròn nằm ở đâu đó ở giữa. [Đây là lý do tại sao thân tàu của tất cả ô tô, máy bay và dù lượn càng tròn hoặc hình giọt nước càng tốt: nó làm giảm lực cản của không khí và cho phép bạn di chuyển nhanh hơn với ít nỗ lực hơn đối với động cơ và do đó tốn ít nhiên liệu hơn.] 3] MẬT ĐỘ CỦA KHÔNG KHÍ. Chúng ta đã biết rằng một mét khối nặng khoảng 1,3 kg ở mực nước biển, và càng lên cao, không khí càng trở nên ít đặc hơn. Sự khác biệt này có thể đóng một số vai trò thiết thực khi chỉ cất cánh từ độ cao rất lớn. 4] TỐC ĐỘ. Mỗi yếu tố trong số ba yếu tố được xem xét cho đến nay đều đóng góp một cách tỷ lệ vào lực cản của không khí: nếu bạn tăng gấp đôi một trong số chúng, thì lực cản cũng tăng gấp đôi; nếu bạn giảm một nửa bất kỳ cái nào trong số chúng, thì điện trở sẽ giảm một nửa.
KHÁNG KHÍ KHÔNG KHÍ là NỬA MẬT ĐỘ CỦA KHÔNG KHÍ lần HIỆU SUẤT ĐIỆN TRỞ lần KHU VỰC lần MẶT BẰNG TỐC ĐỘ.
Chúng tôi giới thiệu các ký hiệu sau: D - lực cản của không khí; p - mật độ không khí; A - diện tích mặt cắt; cd là hệ số cản; υ - tốc độ không khí.
Bây giờ chúng ta có: D \ u003d 1/2 x p x cd x A x υ 2
Khi một vật rơi trong điều kiện thực, gia tốc của vật sẽ không bằng gia tốc rơi tự do. Trong trường hợp này, định luật thứ 2 của Newton sẽ có dạng ma = mg - Fresist -Farch
Farx. = ρqV, vì mật độ không khí thấp, có thể được bỏ qua, khi đó ma = mg - ηυ
Hãy phân tích biểu thức này. Biết rằng một lực cản tác dụng lên một vật chuyển động trong không khí. Rõ ràng là lực này phụ thuộc vào tốc độ chuyển động và kích thước của vật thể, ví dụ, diện tích mặt cắt ngang S, và sự phụ thuộc này thuộc loại "càng nhiều υ và S, F càng lớn". Bạn vẫn có thể tinh chỉnh dạng của sự phụ thuộc này, dựa trên việc xem xét các thứ nguyên [đơn vị đo lường]. Thật vậy, lực được đo bằng niutơn [[F] = N], và N = kg m / s2. Có thể thấy rằng bình phương thứ hai được đưa vào mẫu số. Từ đây, rõ ràng ngay lập tức rằng lực phải tỷ lệ với bình phương vận tốc của vật thể [[υ2] = m2 / s2] và mật độ [[ρ] = kg / m3] - tất nhiên, của môi trường mà vật thể di chuyển. Cho nên,
Và để nhấn mạnh rằng lực này hướng ngược lại vectơ vận tốc.
Chúng tôi đã học được rất nhiều, nhưng đó không phải là tất cả. Chắc chắn lực cản [lực khí động học] cũng phụ thuộc vào hình dạng của cơ thể - không phải ngẫu nhiên mà máy bay được chế tạo “tinh gọn”. Để tính đến sự phụ thuộc được cho là này, có thể đưa yếu tố không thứ nguyên vào tỷ lệ [tỷ lệ thuận] thu được ở trên, điều này sẽ không vi phạm sự bình đẳng về thứ nguyên trong cả hai phần của tỷ lệ này, nhưng sẽ biến nó thành một đẳng thức:
Hãy tưởng tượng một quả bóng di chuyển trong không khí, chẳng hạn, một khẩu súng ngắn bắn theo phương ngang với tốc độ ban đầu - Nếu không có lực cản của không khí, thì tại một khoảng cách x trong thời gian quả bóng sẽ chuyển động theo phương thẳng đứng xuống dưới. Nhưng do tác dụng của lực cản [hướng vào vectơ vận tốc] nên thời gian bay của viên đối với mặt phẳng thẳng đứng x sẽ lớn hơn t0. Do đó, lực hấp dẫn sẽ tác dụng lên viên một thời gian dài hơn để nó giảm xuống dưới y0.
Và nói chung, viên sẽ di chuyển dọc theo một đường cong khác, mà không còn là một đường parabol [nó được gọi là quỹ đạo đạn đạo].
Khi có bầu khí quyển, các vật thể rơi, ngoài tác dụng của lực hấp dẫn, còn chịu tác dụng của lực ma sát nhớt với không khí. Một cách gần đúng, ở tốc độ thấp, lực ma sát nhớt có thể được coi là tỷ lệ thuận với tốc độ chuyển động. Trong trường hợp này, phương trình chuyển động của vật [định luật II Newton] có dạng ma = mg - η υ
Lực ma sát nhớt tác dụng lên các vật thể hình cầu chuyển động ở tốc độ thấp tỷ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang của chúng, tức là bình phương bán kính của các vật thể: F = -η υ = - const R2 υ
Khối lượng của một vật thể hình cầu có mật độ không đổi tỷ lệ với thể tích của nó, tức là hình lập phương bán kính m = ρ V = ρ 4 / 3π R3
Phương trình được viết có tính đến hướng đi xuống của trục OY, trong đó η là hệ số cản không khí. Giá trị này phụ thuộc vào trạng thái của môi trường và các thông số cơ thể [trọng lượng cơ thể, kích thước và hình dạng]. Đối với vật thể hình cầu, theo công thức Stokes η = 6 [m [r trong đó m là khối lượng của vật thể, r là bán kính của vật thể, [là hệ số nhớt của không khí].
Ví dụ, hãy xem xét sự rơi của các quả bóng bằng các vật liệu khác nhau. Lấy hai viên bi có cùng đường kính bằng nhựa và bằng sắt. Hãy giả sử rõ ràng rằng khối lượng riêng của sắt lớn hơn khối lượng riêng của chất dẻo 10 lần, do đó, quả cầu sắt sẽ có khối lượng lớn hơn 10 lần, tương ứng quán tính của nó sẽ cao hơn 10 lần, tức là. dưới cùng một lực, nó sẽ tăng tốc chậm hơn 10 lần.
Trong chân không, chỉ có trọng lực tác dụng lên viên bi, trọng lực tác dụng lên viên bi lớn gấp 10 lần viên nhựa thì chúng sẽ tăng tốc với cùng một gia tốc [trọng lực lớn gấp 10 lần thì quán tính của viên bi sắt lớn hơn 10 lần]. Với cùng một gia tốc, cả hai quả bóng sẽ đi được quãng đường như nhau trong cùng một khoảng thời gian, tức là nói cách khác, chúng sẽ rơi xuống cùng một lúc.
Trong không khí: lực cản khí động học và lực Archimedean được thêm vào tác dụng của trọng lực. Cả hai lực này đều hướng lên trên, chống lại tác dụng của trọng lực, và cả hai lực đều chỉ phụ thuộc vào kích thước và tốc độ của các quả bóng [không phụ thuộc vào khối lượng của chúng] và với tốc độ chuyển động bằng nhau thì cả hai quả bóng đều bằng nhau.
Đến. Kết quả của ba lực tác dụng lên viên bi sắt sẽ không còn lớn hơn 10 lần so với kết quả tương tự của viên gỗ mà lớn hơn 10 lần, trong khi quán tính của viên bi sắt vẫn lớn hơn quán tính của viên gỗ bởi như nhau 10 lần .. Theo đó, gia tốc của viên bi sắt sẽ lớn hơn của viên nhựa và người đó sẽ rơi sớm hơn.
Tất cả các thành phần của lực cản không khí rất khó xác định bằng phương pháp phân tích. Do đó, trong thực tế, công thức thực nghiệm đã được sử dụng, có dạng sau cho dải tốc độ đặc trưng của ô tô thực:
ở đâu với X - kích thước miễn phí hệ số luồng không khí, tùy thuộc vào hình dạng của cơ thể; ρ in - mật độ không khí ρ in \ u003d 1,202 ... 1,225 kg / m 3; NHƯNG- diện tích phần giữa [diện tích hình chiếu ngang] của ô tô, m 2; V- tốc độ của xe, m / s.
Tìm thấy trong tài liệu hệ số cản không khí k trong :
F trong = k trong NHƯNGV 2 , ở đâu k trong = c X ρ trong /2 , - hệ số cản không khí, Ns 2 / m 4.
…và yếu tố hợp lý hóaq trong : q trong = k trong · NHƯNG.
Nếu thay vào đó với X thay thế với z, khi đó ta nhận được lực nâng khí động học.
Khu vực cấm ô tô:
A = 0,9 B tối đa · N,
ở đâu TẠI max - vệt lớn nhất của ô tô, m; H- chiều cao của xe, m.
Lực được tác dụng tại trung tâm, tạo ra các mômen.
Tốc độ của lực cản dòng không khí, có tính đến gió:
Với X một số ô tô
| VAZ 2101… 07 | Opel Astra Sedan | |||
| VAZ 2108… 15 | ||||
| Land Rover Miễn phí Lander | ||||
| VAZ 2102… 04 | ||||
| VAZ 2121… 214 | ||||
| xe tải | ||||
| xe đầu kéo |
F P = G một tội α.
Trong thực tế đường bộ, độ lớn của dốc thường được ước tính bằng độ lớn của sự nâng lên của nền đường, liên quan đến độ lớn của hình chiếu ngang của đường, tức là tiếp tuyến của góc, và biểu thị tôi, biểu thị giá trị kết quả dưới dạng phần trăm. Với độ dốc tương đối nhỏ, cho phép sử dụng không tộiα., và giá trị tôi trong điều kiện tương đối. Đối với các giá trị lớn của độ dốc, sự thay thế tộiα bằng giá trị của tiếp tuyến [ tôi/100] không được đồng ý.
Khi ô tô tăng tốc, khối lượng chuyển động tịnh tiến của ô tô tăng tốc và các khối lượng quay đều tăng tốc, làm tăng lực cản đối với gia tốc. Sự gia tăng này có thể được tính đến trong các tính toán, nếu chúng ta giả định rằng khối lượng của ô tô chuyển động về phía trước, nhưng sử dụng một số khối lượng tương đương m uh, lớn hơn một chút m a [trong cơ học cổ điển, điều này được biểu thị bằng phương trình Koenig]
Chúng tôi sử dụng phương pháp của N.E. Zhukovsky, đánh đồng động năng của một khối lượng tương đương chuyển động tịnh tiến với tổng các năng lượng:
ở đâu J d- mômen quán tính của bánh đà động cơ và các bộ phận liên quan, N s 2 m [kg m 2]; ω d là vận tốc góc của động cơ, rad / s; J đến là mômen quán tính của một bánh xe.
Vì ω đến = V một / r k , ω d = V một · tôi kp · tôi o / r k , r k = r k 0 ,
sau đó chúng tôi nhận được
Lực quán tínhJđơn vị truyền động ô tô, kg m 2
| Ô tô | Bánh đà với trục khuỷu J d | bánh xe điều khiển [2 bánh có phanh tang trống], J k1 | Bánh lái [2 bánh có phanh tang trống và trục trục] J k2 |
Hãy thay thế: m uh = m một · δ,
Nếu xe không được tải đầy đủ:
Nếu ô tô đang lao: δ = 1 + δ 2
Lực cản gia tốc của xe [quán tính]: F và = m uh · một một = δ · m một · một một .
Theo ước tính đầu tiên, chúng ta có thể lấy: δ = 1,04+0,04 tôi kp 2
Nó là một thành phần của tổng lực khí động học.
Lực cản thường được biểu diễn bằng tổng của hai thành phần: lực cản khi lực nâng bằng không và lực cản cảm ứng. Mỗi thành phần được đặc trưng bởi hệ số cản không thứ nguyên của riêng nó và sự phụ thuộc nhất định vào tốc độ chuyển động.
Lực cản từ phía trước có thể góp phần vào cả việc đóng băng máy bay [ở nhiệt độ không khí thấp] và làm nóng bề mặt phía trước máy bay ở tốc độ siêu âm bằng cách ion hóa va chạm.
Lực cản ở mức không nâng
Thành phần lực cản này không phụ thuộc vào độ lớn của lực nâng được tạo ra và bao gồm lực cản biên dạng của cánh, lực cản của các bộ phận cấu trúc máy bay không đóng góp vào lực nâng và lực cản của sóng. Điều này có ý nghĩa quan trọng khi di chuyển ở tốc độ gần và siêu âm, và được gây ra bởi sự hình thành sóng xung kích mang đi một phần đáng kể năng lượng chuyển động. Lực cản của sóng xảy ra khi máy bay đạt đến tốc độ tương ứng với số Mach tới hạn, khi một phần của dòng chảy xung quanh cánh của máy bay có được tốc độ siêu thanh. Số tới hạn M càng lớn, góc quét của cánh càng lớn, mép trước của cánh càng nhọn và càng mỏng.
Lực cản hướng ngược lại tốc độ chuyển động, giá trị của nó tỉ lệ với diện tích đặc trưng S, khối lượng riêng của môi trường ρ và bình phương tốc độ V:
C x 0 - hệ số cản khí động học không thứ nguyên, thu được từ các tiêu chí tương tự, ví dụ, số Reynolds và Froude trong khí động học.Định nghĩa của vùng đặc trưng phụ thuộc vào hình dạng của cơ thể:
- trong trường hợp đơn giản nhất [bóng] - diện tích mặt cắt ngang;
- for wing and empennage - diện tích của cánh / chỗ trống trong kế hoạch;
- đối với cánh quạt và cánh quạt của máy bay trực thăng - khu vực của cánh quạt hoặc khu vực quét của cánh quạt;
- cho các cơ quan thuôn dài của cuộc cách mạng định hướng dọc theo dòng chảy [thân máy bay, vỏ khí cầu] - phần thể tích giảm đi bằng V 2/3, trong đó V là thể tích của phần thân.
Công suất cần thiết để vượt qua một thành phần lực cản nhất định tỷ lệ với Cuba tốc độ.
Điện kháng cảm ứng
Điện kháng cảm ứng[Tiếng Anh] lực cản do lực nâng gây ra] là hệ quả của sự hình thành lực nâng trên cánh của nhịp hữu hạn. Dòng chảy không đối xứng xung quanh cánh dẫn đến thực tế là dòng không khí thoát ra khỏi cánh một góc với dòng chảy trên cánh [cái gọi là góc xiên dòng chảy]. Như vậy, trong quá trình chuyển động của cánh, có một gia tốc không đổi của khối khí bay vào theo phương vuông góc với phương bay và hướng xuống dưới. Gia tốc này, thứ nhất, đi kèm với sự hình thành của lực nâng, và thứ hai, nó dẫn đến nhu cầu truyền động năng cho dòng gia tốc. Lượng động năng cần thiết để truyền tốc độ cho dòng chảy, vuông góc với hướng bay, sẽ xác định giá trị của điện trở cảm ứng.
Độ lớn của lực cản cảm ứng không chỉ bị ảnh hưởng bởi độ lớn của lực nâng, mà còn bởi sự phân bố của nó trên nhịp của cánh. Giá trị nhỏ nhất của điện kháng cảm ứng đạt được với sự phân bố theo hình elip của lực nâng dọc theo nhịp. Khi thiết kế một cánh, điều này đạt được bằng các phương pháp sau:
- sự lựa chọn hình dạng cánh hợp lý trong kế hoạch;
- việc sử dụng xoắn hình học và khí động học;
- lắp đặt các bề mặt phụ - các đầu cánh thẳng đứng.
Điện kháng cảm ứng tỷ lệ với vuông lực nâng Y, và nghịch lại diện tích cánh S, độ giãn dài λ, mật độ trung bình ρ và vuông tốc độ V:
Do đó, lực cản quy nạp đóng góp đáng kể khi bay ở tốc độ thấp [và kết quả là ở góc tấn công cao]. Nó cũng tăng lên khi trọng lượng của máy bay tăng lên.
Tổng sức đề kháng
Nó là tổng của tất cả các loại lực cản:
X = X 0 + X tôiKể từ khi lực cản ở thang máy bằng không X 0 tỷ lệ với bình phương của tốc độ và quy nạp X tôi tỷ lệ nghịch với bình phương tốc độ, chúng đóng góp khác nhau ở các tốc độ khác nhau. Với tốc độ ngày càng tăng, X 0 đang phát triển, và X tôi- ngã, và đồ thị sự phụ thuộc của tổng lực cản X về tốc độ ["đường cong lực đẩy yêu cầu"] có mức tối thiểu tại điểm giao nhau của các đường cong X 0 và X tôi, tại đó cả hai lực cản có độ lớn bằng nhau. Ở tốc độ này, máy bay có lực cản ít nhất đối với lực nâng nhất định [bằng trọng lượng], và do đó chất lượng khí động học cao nhất.
Quỹ Wikimedia. Năm 2010.
Chúng ta đã quá quen với việc được bao quanh bởi không khí mà chúng ta thường không chú ý đến nó. Chúng ta đang nói ở đây, trước hết, về các vấn đề kỹ thuật ứng dụng, trong giải pháp mà lúc đầu người ta quên rằng có một lực cản của không khí.
Cô ấy nhắc nhở bản thân trong hầu hết mọi hành động. Dù đi ô tô, dù đi máy bay, dù chỉ cần ném đá. Vì vậy, chúng ta hãy thử hiểu lực cản của không khí là gì trong ví dụ về các trường hợp đơn giản.
Bạn đã bao giờ thắc mắc tại sao ô tô lại có hình dáng thuôn dài và bề mặt phẳng như vậy? Nhưng mọi thứ thực sự rất rõ ràng. Lực cản của không khí bao gồm hai đại lượng - lực cản ma sát của bề mặt cơ thể và lực cản của hình dạng cơ thể. Để giảm thiểu và tìm cách giảm bớt những bất thường và gồ ghề trên các bộ phận bên ngoài trong quá trình sản xuất ô tô và bất kỳ loại xe nào khác.
Để làm được điều này, chúng được sơn lót, sơn, đánh bóng và đánh vecni. Việc gia công các bộ phận như vậy dẫn đến lực cản của không khí tác dụng lên ô tô bị giảm, tốc độ ô tô tăng lên và giảm mức tiêu hao nhiên liệu khi lái xe. Sự hiện diện của lực cản được giải thích là do khi ô tô chuyển động, không khí bị nén và một vùng có áp suất tăng cục bộ được tạo ra ở phía trước và phía sau nó, tương ứng là một vùng hiếm.
Cần lưu ý rằng ở tốc độ tăng của ô tô, phần đóng góp chính vào lực cản là do hình dạng của ô tô. Lực cản, công thức tính toán được đưa ra dưới đây, xác định các yếu tố mà nó phụ thuộc vào.
Lực kháng \ u003d Cx * S * V2 * r / 2
trong đó S là diện tích hình chiếu phía trước của máy;
Cx - hệ số tính đến;
Có thể dễ dàng nhận thấy lực cản giảm không phụ thuộc vào khối lượng của ô tô. Sự đóng góp chính được thực hiện bởi hai thành phần - bình phương của tốc độ và hình dạng của chiếc xe. Những thứ kia. Tăng gấp đôi tốc độ sẽ tăng gấp bốn lần lực cản. Chà, tiết diện của chiếc xe có ảnh hưởng đáng kể. Xe càng được sắp xếp hợp lý thì lực cản không khí càng ít.
Và trong công thức có một thông số khác mà bạn chỉ cần chú ý đến nó - mật độ không khí. Nhưng ảnh hưởng của nó đã được chú ý nhiều hơn khi bay máy bay. Như bạn đã biết, khi độ cao tăng lên, mật độ không khí giảm. Điều này có nghĩa là lực cản của nó sẽ giảm tương ứng. Tuy nhiên, đối với một chiếc máy bay, các yếu tố tương tự sẽ tiếp tục ảnh hưởng đến lượng lực cản được cung cấp - tốc độ di chuyển và hình dạng.
Không kém phần tò mò là lịch sử nghiên cứu ảnh hưởng của không khí đến độ chính xác của việc bắn súng. Các công trình mang tính chất này đã được thực hiện trong một thời gian dài, những mô tả đầu tiên của chúng có từ năm 1742. Các thí nghiệm được thực hiện ở các quốc gia khác nhau, với các hình dạng đạn và đường đạn khác nhau. Kết quả của nghiên cứu, hình dạng tối ưu của viên đạn và tỷ lệ đầu và đuôi của nó đã được xác định, đồng thời phát triển các bảng biểu diễn hoạt động của đạn trong chuyến bay.
Trong tương lai, các nghiên cứu được thực hiện dựa trên sự phụ thuộc của đường bay của một viên đạn vào tốc độ của nó, hình dạng của viên đạn tiếp tục được nghiên cứu, và một công cụ toán học đặc biệt đã được phát triển và tạo ra - hệ số đạn đạo. Nó cho thấy tỷ số giữa lực cản khí động học và lực tác dụng lên viên đạn.
Bài báo xem xét lực cản của không khí là gì, đưa ra công thức cho phép bạn xác định độ lớn và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến độ lớn của lực cản, xem xét tác động của nó trong các lĩnh vực công nghệ khác nhau.