11+ Drag Force Voorbeeld: Gedetailleerde feiten


In dit artikel bespreken we verschillende voorbeelden van drag Forces met gedetailleerde inzichten. Sleepkrachten zijn mechanische krachten die worden gegenereerd door de interactie van een vast lichaam met de omringende vloeistof.

Drag Force-voorbeelden zijn heel gebruikelijk en worden in de natuur vaak gezien als de kracht die tegengesteld is aan de relatieve beweging van een bewegend lichaam. Telkens wanneer een lichaam door de lucht beweegt, wordt deze weerstandskracht aerodynamische weerstand genoemd en als het reizende medium water is, staat dit bekend als hydrodynamische weerstand.

Voorbeelden van sleepkracht worden hieronder weergegeven:

Een boot die in het water vaart

Krachten op een boot zijn het gevolg van beweging van lucht die in wisselwerking staat met de boot en resulteren in een aandrijfkracht voor het zeilen in water. De krachten die op de boot werken, zijn afhankelijk van de windsnelheid en -richting, evenals de snelheid en richting van het vaartuig.

Er werken vier krachten op de boot: het gewicht, de opwaartse kracht (de contactkracht met het water dat de boot omhoog duwt), de voorwaartse kracht van de wind en de achterwaartse weerstand van het water.

De weerstandskracht D die een lichaam ervaart tijdens het reizen door een vloeistof wordt gegeven door,

[latex]D=\frac{1}{2}C\rho Av^{2}[/latex]

Waar:

C is de luchtweerstandscoëfficiënt, typische waarden variërend van 0.4 tot 1.0 voor verschillende vloeistoffen (zoals lucht en water)

ρ is de dichtheid van de vloeistof waardoor het lichaam beweegt

v is de snelheid van het lichaam ten opzichte van de vloeistof

A is de geprojecteerde dwarsdoorsnede van het lichaam loodrecht op de stroomrichting.

voorbeeld van sleepkracht
Een zeilboot; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Een vliegtuig dat in de lucht vliegt

Het gecombineerde resultaat van vier krachten, slepen, stuwkracht, lift en gewicht, maakt het mogelijk om een ​​vliegtuig in de lucht te laten vliegen.

 Het gewicht van het vliegtuig trekt het naar het middelpunt van de aarde, om deze trekkracht te overwinnen is voldoende lift in opwaartse richting nodig. Lift is het gevolg van verschillen in luchtdruk op en boven de vliegtuigvleugels. De vliegtuigmotor produceert stuwkracht in de bewegingsrichting van het vliegtuig, die wordt gecompenseerd door de weerstand die tegengesteld aan de bewegingsrichting werkt.

Wanneer een vliegtuig recht en horizontaal vliegt met een constante snelheid, brengt de lift die het produceert zijn gewicht in evenwicht, en de stuwkracht die het produceert, balanceert de weerstand. Dit krachtenevenwicht verandert echter naarmate het vliegtuig stijgt en daalt, als het versnelt en vertraagt, en als het draait.

Krachten die inwerken op een vliegtuig in een gelijkmatige horizontale vlucht in lengterichting; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Een vogel die in de lucht vliegt

Fladderende vleugels door vogels is een van de wijdverbreide voortstuwingsmethoden die in de natuur beschikbaar zijn.

In het geval van een vogel kan de lift die wordt gegenereerd door het klapperen van de vleugels worden beschouwd als een verticale kracht die het gewicht van het lichaam van de vogel ondersteunt (dwz neerwaartse zwaartekracht). Hier wordt weerstand beschouwd als de horizontale kracht die de stuwkracht tegenwerkt. Stuwkracht is de kracht die het object in voorwaartse richting beweegt, voor een vogel wordt het vertrouwen geleverd door de spieren van de vogel.

Drag wordt veroorzaakt door luchtweerstand en werkt in de tegenovergestelde bewegingsrichting, de geproduceerde weerstand hangt af van de vorm van het object, de dichtheid van de lucht en de bewegingssnelheid van dat object. Stuwkracht kan de sleepkracht overwinnen of tegengaan.

Tijdens de voorwaartse vlucht genereert het lichaam van een vogel weerstand die de neiging heeft om zijn snelheid te vertragen. Door met zijn vleugels te klapperen, of door potentiële energie om te zetten in werk als hij zweeft, produceert de vogel zowel lift als stuwkracht om de zwaartekracht en weerstand in evenwicht te brengen

Krachten die op een vleugel werken; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Een rijdende auto

In het geval van een rijdende auto is de grootte van de sleepkracht gelijk en werkt deze in tegengestelde richting van de kracht die de motor op de wielen van het voertuig creëert. Door deze twee gelijke en tegengestelde krachten die op de auto inwerken, wordt de netto resulterende kracht nul en kan de auto een constante snelheid aanhouden.

Als we de door de motor geproduceerde kracht nul maken door de auto een tijdje in een neutrale positie te houden, werkt alleen de sleepkracht op de auto. In deze toestand is de nettokracht beschikbaar op de auto en vertraagt ​​de auto.

Fietsen of fietsen

Aerodynamische weerstand is inderdaad een grote weerstandskracht bij het fietsen, elke fietser moet de windweerstand overwinnen. Drukweerstand speelt een belangrijke rol bij fietsen, voornamelijk veroorzaakt door de luchtdeeltjes die op de voorkant naar elkaar toe duwen en meer uit elkaar op de achterkant.

Elke fietser die ooit met harde tegenwind heeft gefietst, kent windweerstand. Het is vermoeiend! Om vooruit te komen, moet de fietser door de luchtmassa voor hem duwen.

Fiets

Fietsen en motorfietsen zijn beide enkelsporige voertuigen en daarom hebben hun bewegingen veel fundamentele kenmerken gemeen. Als we de fietser en de fiets als één systeem beschouwen, zijn de externe krachten die werken: sleepkracht, zwaartekracht, traagheid, wrijvingskracht van de grond en interne krachten worden veroorzaakt door de berijder.

Dynamiek van een motorrijder; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Parachute

De sleepkracht die op een parachute inwerkt, hangt af van de grootte van de parachute, hoe groter de parachute, hoe hoger de sleepkracht die erop inwerkt.

De twee krachten die op een parachute inwerken zijn de luchtweerstand of de luchtweerstand en de zwaartekracht. Sleepkracht werkt in de tegenovergestelde richting van de zwaartekracht en vertraagt ​​​​de parachute wanneer deze valt.

Parachute; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Een skydiver die door de lucht valt

Wanneer een skydiver uit het vliegtuig springt, werken zowel luchtweerstand als weerstand en zwaartekracht op zijn lichaam. De zwaartekracht blijft constant, maar de luchtweerstand neemt toe met de toename van de aardgebonden snelheid.

De kracht van de luchtdeeltjes die het lichaam raken, kan worden veranderd door zijn lichaamshouding (de dwarsdoorsnede van het lichaam) te veranderen. Hierdoor verandert de snelheid van de skydiver naar de aarde toe.

De weerstandskracht die door het lichaam wordt ervaren, kan worden weergegeven door de volgende formule:

[latex]R=0.5\times D\times p\times A\times v^{2}[/latex]

Waar D de luchtweerstandscoëfficiënt is,

p is de dichtheid van het medium, in dit geval lucht,

 A is de dwarsdoorsnede van het object, en

 v is de snelheid van het object.

Skiduiken; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Beweging van een pijl en frisbee

Het traject van een pijl wordt beïnvloed door drie krachten: a) versnellingskracht van de boog naar het doel, b) versnellingskracht naar de aarde als gevolg van zwaartekracht, en c) vertragingskracht als gevolg van aerodynamische weerstand op de pijl.

De kracht van de boogpees versnelt de pijl van de boog totdat de pijl de lanceringssnelheid bereikt, de sleepkracht vertraagt ​​​​de snelheid terwijl de pijl door de lucht beweegt. Ten slotte brengt de zwaartekracht de pijl terug naar het aardoppervlak.

Grote krachten resulteren in versnelling, maar zware massa's zijn erg moeilijk te versnellen of te vertragen. Daarom verlaat een lichtere pijl de boog met hogere snelheid en verliest hij tijdens de vlucht sneller snelheid.

Runners  

Wanneer de hardlopers door de "wind" rennen, ervaren ze dat het duwen tegen hen in feite de kracht van de weerstand is. In het geval van een hardloper of zwemmer werkt de sleepkracht altijd tegen de beweging in, in een poging hun beweging te vertragen. Om de weerstand te overwinnen, moet een hardloper snel bewegen om vooruit te rennen. Met andere woorden, er moet meer stuwkracht door het lichaam worden geproduceerd.

zwemmers

Verschillende vormen van weerstandskrachten zoals wrijving, druk en golfweerstand werken continu op een zwemmer als hij in het zwembad stapt om hun laatste aanraking aan de muur te maken. Wrijvingsweerstand treedt op als gevolg van wrijven van watermoleculen met het lichaam van de zwemmer, een gladder lichaam van de zwemmer vermindert de wrijving tot op zekere hoogte.

Tijdens het zwemmen met hogere snelheid is er een drukverhoging in het frontale gebied (hoofd van de zwemmer), waardoor een drukverschil ontstaat tussen de twee uiteinden van het lichaam van de zwemmer. Dit verschil in druk genereert turbulentie achter het lichaam van de zwemmer, deze extra weerstandskracht is de drukweerstand.

Golfweerstand treedt op als het lichaam van de zwemmer ondergedompeld is in het water en gedeeltelijk uit het water. Alle golfweerstandskracht wordt gegenereerd door het hoofd- en schoudergedeelte van het lichaam van de zwemmer.

Beweging van ballen

Terwijl de bal door de lucht beweegt, zal Drag weerstand bieden aan de beweging van de bal tijdens zijn vlucht en tegelijkertijd het bereik en de hoogte verminderen zijwind zal het van zijn oorspronkelijke pad afleiden. Beide effecten worden door de spelers in sporten zoals golf overwogen.

Een stuiterende bal volgt over het algemeen de projectielbeweging, verschillende krachten werken op een bal zijn sleepkracht, zwaartekracht, magnuskracht als gevolg van de spin van de bal en opwaartse kracht, alle krachten moeten worden overwogen om de beweging van de bal te analyseren.

Over het algemeen zijn er veel factoren die de grootte van de sleepkracht beïnvloeden, waaronder de vorm en grootte van de bal, het kwadraat van de snelheid van het object en de omstandigheden van de lucht; in het bijzonder de dichtheid en viscositeit van de lucht. Het bepalen van de grootte van de weerstandskracht is moeilijk omdat het afhangt van de details van hoe de stroom interageert met het oppervlak van het object. Voor een voetbal is dit bijzonder moeilijk omdat er steken worden gebruikt om de bal bij elkaar te houden.

Stuiterbal; Afbeelding tegoed: Wikipedia

Sangeeta Das

Ik ben Sangeeta Das. Ik heb mijn Master in Werktuigbouwkunde afgerond met specialisatie in IC Engine and Automobiles. Ik heb ongeveer tien jaar ervaring in de industrie en de academische wereld. Mijn interessegebieden zijn IC-motoren, aerodynamica en vloeistofmechanica. U kunt mij bereiken op https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

Recente Nieuws