Innhold
Alle er intuitivt kjent med konseptet dragkraft. Når du vasser gjennom vann eller sykler, merker du at jo mer arbeid du utfører og jo raskere du beveger deg, jo mer motstand får du fra det omgivende vannet eller luften, som begge anses som væsker av fysikere. I mangel av dragkrefter, kan verden bli behandlet til 1000 fot hjemmekjør i baseball, mye raskere verdensrekorder i friidrett og biler med overnaturlige nivåer av drivstofføkonomi.
Dragekrefter, som er restriktive snarere enn fremdrivende, er ikke så dramatiske som andre naturkrefter, men de er kritiske innen maskinteknikk og beslektede disipliner. Takket være innsatsen fra matematisk tenkende forskere, er det mulig å ikke bare identifisere dragkrefter i naturen, men også å beregne deres numeriske verdier i en rekke hverdagslige situasjoner.
Drag Force-ligningen
Trykk, i fysikk, er definert som kraft per enhetsområde: P = F / A. Ved å bruke "D" for å representere dragkraft spesifikt, kan denne ligningen omorganiseres til D = CPA, der C er en konstant av proporsjonalitet som varierer fra objekt til objekt. Trykket på en gjenstand som beveger seg gjennom en væske kan uttrykkes som (1/2) ρv2, hvor ρ (den greske bokstaven rho) er væskens tetthet og v er gjenstandens hastighet.
Derfor, D = (1/2) (C) (ρ) (v2)(EN).
Legg merke til flere konsekvenser av denne ligningen: Dragkraften stiger i direkte forhold til tetthet og overflateareal, og den stiger med kvadratet til hastigheten. Hvis du løper med 10 miles per time, opplever du fire ganger det aerodynamiske draget som du gjør med 5 miles per time, med alt annet holdt konstant.
Dra kraft på et fallende objekt
En av bevegelsesligningene for et objekt i fritt fall fra klassisk mekanikk er v = v0 + kl. I den er v = hastighet på tidspunktet t, v0 er begynnelseshastighet (vanligvis null), a er akselerasjon på grunn av tyngdekraften (9,8 m / s2 på jorden), og t er gått tid i sekunder. Det er tydelig at et objekt som faller fra stor høyde ville falle med stadig større hastighet hvis denne ligningen strengt tatt var sant, men det er ikke fordi den forsømmer dragkraften.
Når summen av kreftene som virker på et objekt er null, akselererer den ikke lenger, selv om den kan bevege seg med høy, konstant hastighet. Dermed oppnår en fallskjermhopper sin terminale hastighet når dragkraften tilsvarer tyngdekraften. Hun kan manipulere dette gjennom kroppsholdningen sin, som påvirker A i drag-ligningen. Terminalhastighet er rundt 120 miles per time.
Dra kraft på en svømmer
Konkurransedyktige svømmere møter fire forskjellige krefter: tyngdekraft og oppdrift, som motvirker hverandre i et vertikalt plan, og dra og fremdrift, som virker i motsatte retninger i et horisontalt plan. Faktisk er fremdriftskraften ikke annet enn en dragkraft som brukes av svømmerens føtter og hender for å overvinne vannkraften, som du antagelig har antatt er betydelig større enn luftens.
Fram til 2010 fikk olympiske svømmere lov til å bruke aerodynamiske drakter som bare hadde eksistert i noen år. Styrende organ for svømmer forbød draktene fordi effekten av dem var så uttalt at verdensrekorder ble brutt av idrettsutøvere som ellers var umerkelige (men fortsatt i verdensklasse) uten draktene.