Lực Cản Của Không Khí Là Gì. Định Luật Cơ Bản Về Lực Cản Của Không Khí – Cẩm nang Hải Phòng

Thẻ: Lực cản không khí là gì

Tăng cường sức mạnh Khả năng chống không khí … khi mặc trong bộ quần áo. Hình 78 và 81 cho thấy luồng không khí được tạo ra bởi chuyển động của ô tô và xe tải. Lực cản không khí p w bao gồm một số thành phần, thành phần chính là lực cản. Hiện tượng sau xảy ra do khi ô tô đang chuyển động phía trước (xem Hình 78), áp suất quá lớn được tạo ra. + ar không khí và phía sau – giảm -ar (so với áp suất không khí ). Áp suất không khí ở phía trước xe tạo ra lực cản đối với chuyển động về phía trước, trong khi chân không ở phía sau xe tạo ra lực khiến xe chuyển động về phía sau. Do đó, chênh lệch áp suất giữa phía trước và phía sau ô tô càng lớn thì lực cản càng lớn, và chênh lệch áp suất phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và tốc độ của ô tô.

Gạo. 78.

Gạo. 79.

Mặc một bộ lễ phục. Hình 79 cho thấy các giá trị điện trở trực diện (theo đơn vị quy ước) tùy thuộc vào hình dạng cơ thể. Qua các con số có thể thấy rằng với phần trước được tinh giản, lực cản không khí phía trước giảm đi 60%, trong khi phần sau được tinh giản chỉ giảm 15%. Điều này có nghĩa là áp suất không khí tạo ra ở phía trước xe có tác động lớn hơn đến sự hình thành lực cản của không khí phía trước so với chân không ở phía sau xe. Hình dạng sắp xếp hợp lý của phía sau có thể được đánh giá qua cửa sổ phía sau – hình dạng khí động học tốt sẽ không

Nó bị bẩn và nếu nó không được sắp xếp hợp lý, cửa sổ phía sau sẽ tự hút bụi.

Trong cân bằng lực cản không khí nói chung, lực cản chiếm khoảng 60%. Các thành phần khác cần được làm nổi bật: lực cản của không khí đi qua bộ tản nhiệt và khoang động cơ; sức cản của các bề mặt nhô ra; sức cản ma sát của không khí với bề mặt và các lực bổ sung khác. Giá trị của tất cả các phần tử này theo cùng một thứ tự.

Tổng lực cản không khí p w tập trung ở tâm của cánh buồm, là phần diện tích lớn nhất trung tâm của cơ thể ở một mặt phẳng vuông góc với hướng chuyển động Nói chung, trọng tâm của gió không trùng với trọng tâm của xe.

Lực cản không khí trực diện là sản phẩm của diện tích mặt cắt ngang của cơ thể và áp suất không khí vận tốc cao, có tính đến sự sắp xếp các hình dạng phù hợp:

trong đó c x – hệ số phía trước không thứ nguyên ( khí động học ) lực cản, có tính đến việc xử lý giảm biên; / ‘- hình chiếu phía trước hoặc phía trước diện tích, m 2; q = 0,5p b v a 2 – áp suất không khí vận tốc lớn, n / m 2. Từ kích thước có thể thấy rằng áp suất không khí tốc độ cao là lực riêng tác dụng lên một đơn vị diện tích.

Thay biểu thức vận tốc vào phương trình (114), chúng ta nhận được

Trong đó v a – tốc độ của xe; p in – khối lượng riêng không khí, kg / m3.

Khu vực phía trước

trong đó a là hệ số lấp đầy cho khu vực; phương tiện du lịch a = 0,78 … 0,80 và a = 0,75 … 0,90 – cước phí; h a, b a —— lần lượt là giá trị lớn nhất của chiều rộng và chiều cao của xe.

Lực cản không khí trực diện cũng được tính theo công thức

trong đó k w = 0,5 giây x p in – hệ số cản không khí, thứ nguyên với mật độ không khí – kg / m 3 hoặc n s 2 / m 4. Ở mực nước biển, nơi mật độ không khí p = 1,225 kg / m 3, k w = 0,61 với x, kg / m 3.

Các hệ số

Cảm giác vật lý k w và với x bao gồm thực tế là chúng đặc trưng cho các đặc điểm gầy của xe.

Kiểm tra tính khí động học của ô tô. Tính khí động học của chiếc xe đang được nghiên cứu trong các đường hầm gió, một trong số đó đang được chế tạo tại Trung tâm Kiểm tra và Sửa đổi Thiết bị Ô tô của Nga. Hãy cùng xem phương pháp thử nghiệm đường hầm gió được phát triển tại trung tâm này.

Mặc một bộ lễ phục. Hình 80 mô tả một hệ thống các trục và hướng tác dụng của các thành phần của tổng lực khí động học. Trong quá trình thử nghiệm, các lực và mômen sau được xác định: lực trực diện lực cản khí động p x, lực bên r, nâng p v thời gian di chuyển m x, thời gian di chuyển của tôi, bước ngoặt m v

Gạo. 80.

Trong quá trình thử nghiệm, chiếc xe được gắn trên một bộ cân bằng khí động học sáu mảnh và được giữ chặt vào bệ (xem Hình 80). Xe phải được đổ xăng, lắp và nạp theo đúng Tài liệu kỹ thuật … Áp suất lốp phải phù hợp với hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất. Bài kiểm tra được điều khiển bởi một chương trình phù hợp máy tính để tự động kiểm tra trọng lượng tiêu chuẩn. Trong quá trình thử nghiệm, một chiếc quạt đặc biệt tạo ra một luồng không khí chuyển động với tốc độ từ 10 đến 50 m / s với những khoảng thời gian 5 m / s. Các góc khác nhau của luồng không khí có thể được tạo ra trên xe so với trục dọc. Các giá trị lực và mômen được biểu diễn trong hình. 80 và 81, đăng ký và xử lý máy tính.

Trong quá trình thử nghiệm, áp suất không khí vận tốc (động) q cũng được đo. Theo kết quả đo, máy tính sẽ tính toán hệ số của các lực và mômen trên, sau đó ta đưa ra công thức tính hệ số lực cản:

nơi q – đầu động; f – vùng trán.

Các hệ số khác ( với y, c v c tx, c tu, c mz) được tính tương tự bằng cách thay các giá trị tương ứng trong tử số.

product ^ được gọi là phần tử kéo hoặc phần tử giảm.

Các giá trị k w và với x của các hệ số k w và với x của lực cản không khí cho các loại phương tiện khác nhau như sau. p>

Xem Thêm : 4 cách thay đổi kích thước ảnh trong Photoshop từ cơ bản đến nâng

Các phương pháp giảm sức cản của không khí. Để giảm lực cản trực diện, tính khí động học của ô tô hoặc tàu hỏa được cải thiện: ở ô tô chở khách (chủ yếu) thay đổi hình dạng thân xe, ở ô tô tải họ sử dụng kính chắn gió, mái hiên và kính chắn gió dốc.

Ăng-ten, gương ngoại thất , giá đỡ trên mái, đèn pha bổ sung và các phần nhô ra khác hoặc cửa sổ mở có thể tăng sức cản của không khí.

Lực cản không khí của tàu đường không chỉ phụ thuộc vào hình dạng của một liên kết riêng lẻ mà còn phụ thuộc vào sự tương tác của luồng không khí xung quanh liên kết (Hình 81). Trong các khoảng trống giữa chúng, các xoáy bổ sung hình thành, làm tăng tổng lực cản của không khí đối với chuyển động của tàu đường bộ. Các đoàn tàu đường bộ chính di chuyển với tốc độ cao trên đường cao tốc và năng lượng tiêu hao để vượt qua sức cản của không khí có thể đạt tới 50% công suất động cơ của ô tô. Để giảm nó, các bộ làm lệch hướng, bộ ổn định, bộ giảm chấn và các thiết bị khác được lắp đặt trên các đoàn tàu đường bộ (Hình 82). Theo GS. một. evgrafova, sử dụng một tập hợp các yếu tố khí động học tích hợp giúp giảm 41% tàu đường bộ x và đường bộ giảm 45%.

Gạo. 81.

Gạo. 82.

Ở tốc độ lên đến 40 km / h, lực cản lăn p w của nhựa đường là nhỏ và do đó không được xem xét. Trên 100 km / h, lực cản của không khí là yếu tố chính làm mất cân bằng lực kéo.

1. Chuyển động của xe liên quan mật thiết đến chuyển động của các phần tử không khí, chúng tiêu thụ một phần công suất của động cơ. Các chi phí này bao gồm các thành phần sau:

2. Lực cản phía trước, được tạo ra bởi sự chênh lệch áp suất giữa phía trước và phía sau của phương tiện đang di chuyển (55-60% lực cản không khí).

3. Kéo từ những chỗ lồi – gương, v.v. (12-18%).

4. Sự chuyển động của không khí qua bộ tản nhiệt và khoang động cơ tạo ra lực cản.

5. Khả năng chống ma sát của các bề mặt liền kề với một lớp không khí (lên đến 10%).

6. Lực cản (5-8%) do chênh lệch áp suất giữa đầu và dưới xe gây ra.

Để đơn giản hóa việc tính toán lực cản của không khí, lực cản phân bố trên toàn bộ bề mặt của ô tô được thay thế bằng lực cản không khí tác động tại một điểm, được gọi là tâm của xe. Sail ô tô.

Theo nguyên tắc chung, lực cản của không khí phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Đối với tốc độ xe, sự phụ thuộc này về bản chất là bậc hai;

Từ khu vực phía trước f ;

Từ hệ số giảm đi , bằng số bằng lực cản không khí tạo bởi diện tích mét vuông phía trước xe khi di chuyển với vận tốc 1 m / s.

Sau đó, kéo Môi trường không khí .

Khi xác định f , hãy sử dụng các công thức thực nghiệm để xác định các vùng kháng cự gần đúng. Vì xe tải f thường xuyên: f = h × b (tích của chiều cao và chiều rộng), xe buýt cũng vậy. Đối với ô tô chấp nhận f = 0,8h × b …, có những công thức khác tính đến quỹ đạo của ô tô, xác suất thay đổi chiều cao của ô tô, v.v. k in × f được gọi là phần tử giảm , có nghĩa là w .

Để xác định hệ số hợp lý, hãy sử dụng thiết bị đặc biệt hoặc phương pháp lăn bánh, liên quan đến việc xác định sự thay đổi đường đi của ô tô lăn tự do khi nó di chuyển ở các tốc độ ban đầu khác nhau. Khi ô tô di chuyển qua luồng không khí, lực cản không khí chốt được chia thành các thành phần dọc theo trục của ô tô. Trong trường hợp này, công thức được sử dụng để xác định hình chiếu lực chỉ khác ở chỗ xét các hệ số của sự phân bố lực dọc theo trục. Hệ số tinh giản có thể được xác định bằng biểu thức:

trong đó c x là hệ số được xác định theo kinh nghiệm có tính đến sự phân bố lực cản của không khí dọc theo trục “x”. Hệ số này được thổi trong một đường hầm gió,;

r – Khối lượng riêng của không khí, không tại gost r = 1,225 kg / m 3.

Chúng tôi hiểu được.

Sản phẩm là vận tốc ban đầu bằng động năng của một mét khối khí chuyển động so với không khí với vận tốc của ô tô.

Các hệ số giữ lại có một thứ nguyên.

Có sự phụ thuộc giữa ở lại và c x : k in = 0,61c x .

Một xe tải atc có lực kéo trung bình nhiều hơn 25%.

Xem Thêm : 4 dạng Toán trung bình cộng nâng cao – Toán lớp 4

Chúng ta đã quá quen với việc được bao quanh bởi không khí mà chúng ta thường không nhận thấy nó. Những gì chúng ta đang nói ở đây là vấn đề kỹ thuật của ứng dụng, khi giải quyết vấn đề này, chúng ta đã quên mất lực cản không khí ngay từ đầu.

Cô ấy luôn nhắc nhở bản thân trong mỗi lần di chuyển. Có lái, hay không bay, dù chỉ là ném đá. Vì vậy, chúng ta hãy thử tìm hiểu lực cản của không khí là gì thông qua một trường hợp đơn giản.

Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao ô tô lại được sắp xếp hợp lý và phẳng ? Nhưng mọi thứ đều 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. Giảm thiểu và tìm cách giảm thiểu sự bất thường và gồ ghề của các bộ phận bên ngoài trong quá trình sản xuất ô tô và bất kỳ sản phẩm xe nào khác.

Để làm được điều này, chúng cần được sơn lót, sơn, đánh bóng và đánh vecni. Việc gia công các bộ phận như vậy dẫn đến giảm lực cản của không khí trên xe, tăng tốc độ của xe và giảm tiêu thụ nhiên liệu khi lái xe. Sự hiện diện của lực cản được giải thích là khi ô tô đang chuyển động, không khí bị nén và tạo ra các khu vực cục bộ có áp suất cao ở phía trước và phía sau, một khu vực hiếm gặp.

Cần lưu ý rằng khi tốc độ xe tăng lên, yếu tố chính gây ra lực cản là do hình dạng của xe. Sức đề kháng, công thức được đưa ra dưới đây, xác định các yếu tố mà nó phụ thuộc vào.

Kháng cự = cx * s * v2 * r / 2

trong đó s là vùng chiếu trực quan của máy;

cx – các yếu tố cần xem xét;

Có thể dễ dàng nhận thấy lực cản đã cho không phụ thuộc vào khối lượng của ô tô. Sự đóng góp chính bao gồm hai thành phần – bình phương của vận tốc và hình dạng của chiếc xe. Những thứ khác. Khi lái xe nhanh gấp đôi, kéo gấp bốn lần. Chà, mặt cắt của xe có ảnh hưởng lớn. Xe càng được sắp xếp hợp lý, lực cản của không khí càng ít.

Và có một tham số nữa trong công thức mà bạn chỉ cần chú ý – mật độ của không khí. Nhưng ảnh hưởng của nó rõ ràng hơn trong hành trình máy bay. Như bạn đã biết, mật độ không khí giảm dần theo chiều cao. Điều này có nghĩa là sức đề kháng của nó bị giảm tương ứng. Tuy nhiên, với một chiếc máy bay, các yếu tố tương tự – tốc độ và hình dạng – sẽ tiếp tục ảnh hưởng đến lực cản được cung cấp.

Điều gây tò mò không kém là lịch sử nghiên cứu ảnh hưởng của không khí đến độ chính xác của việc bắn súng. Công việc mang tính chất này đã diễn ra trong một thời gian dài, với mô tả sớm nhất có niên đại năm 1742. Các thử nghiệm đã được tiến hành ở các quốc gia khác nhau , sử dụng hình dạng khác nhau của đạn và vỏ. Kết quả của nghiên cứu, hình dạng tối ưu và tỷ lệ đầu-đuôi của viên đạn đã được xác định, và một bảng được xây dựng đại diện cho hành vi của viên đạn khi bay.

Kể từ đó, hình dạng của viên đạn liên tục được nghiên cứu và cải tiến dựa trên sự phụ thuộc vào vận tốc của đường bay của viên đạn. Một công cụ toán học đặc biệt đã được phát triển và tạo ra – hệ số đạn đạo. Nó cho thấy tỷ lệ giữa lực cản khí động học và tác động lên đạn.

Bài viết thảo luận về lực cản không khí là gì và đưa ra công thức cho phép bạn xác định độ lớn và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến lượng lực cản và cách nó ảnh hưởng đến các lĩnh vực công nghệ khác nhau.

Làm thế nào để tìm ra lực cản của không khí? Xin vui lòng cho tôi biết, cảm ơn trước.

1. Nhưng bạn không có nhiệm vụ! ! ? Nếu nó rơi trong không khí thì theo công thức: fc = m * g-m * a; m là khối lượng của vật g = 9,8 ms a là gia tốc của vật.
2. Lực cản được xác định theo công thức f = b * v ^ 2 của Newton, trong đó b là một lượng nhất định của một hệ, đối với mỗi vật thể (tùy thuộc vào hình dạng, chất liệu, chất lượng bề mặt – nhẵn, nhám) , Điều kiện thời tiết (áp suất và độ ẩm), v.v. Nó chỉ hoạt động với tốc độ lên đến 60-100 m / s – sau đó là cài đặt trước lớn (một lần nữa, nó phụ thuộc vào các điều kiện). Chính xác hơn, nó có thể được xác định bằng công thức f = bn * v ^ n, trong đó bn về nguyên tắc là cùng hệ số b, nhưng nó phụ thuộc vào tốc độ cũng như số mũ n (n = 2 (xấp xỉ) khi tốc độ của vật thể trong khí quyển Các thông số này bn gần như không đổi đối với nhỏ hơn m / 2 và lớn hơn 2.3m). Ở đây m là số Mach – nếu đơn giản – bằng tốc độ âm thanh trong không khí – 315 m / s. Nói chung – phương pháp hiệu quả nhất – thử nghiệm.

   Đây sẽ là một tin nhắn dài hơn – Tôi sẽ nói nhiều hơn.

   Fair = cx * s * # 961; * # 957; 2/2

   Công bằng lực cản không khí, n Hệ số cản không khí cx (hệ số giảm), n * s2 / (m * kg). cx được xác định bằng thực nghiệm đối với từng sinh vật. Chương 961; Mật độ không khí (1,29kg / m3 trong trường hợp bình thường) diện tích phía trước xe điện (ô tô), m2. s là diện tích hình chiếu của vật thể trên mặt phẳng vuông góc với trục tung. Chương 957; Tốc độ xe điện, km / h

   Lực cản gia tốc (lực quán tính) cần được xem xét khi tính toán các đặc tính gia tốc của xe (xe) điện. Ngoài ra, không chỉ quán tính của bản thân xe điện mà còn phải xét đến ảnh hưởng của mômen quán tính của các khối lượng quay (rô to, hộp giảm tốc, khớp vạn năng, bánh xe) bên trong xe điện. Sau đây là công thức tính của lực gia tốc:

   Vây. = m * a * # 963; bp

   Vây. Lực cản đối với gia tốc, n m khối lượng xe điện, kg gia tốc xe điện, m / s2 # 963; hệ số tính toán khối lượng quay vr

   Hệ số khối lượng quay gần đúng # 963; bp có thể được tính bằng:

   # 963; bp = 1,05 + 0,05 * u2kp

   trong đó uкп là tỷ số truyền

   Độ bám dính của bánh xe với mặt đường vẫn còn được mô tả. Tuy nhiên, lực này ít được sử dụng trong các tính toán sâu hơn, vì vậy chúng tôi sẽ không sử dụng nó ngay bây giờ.

   Bây giờ chúng tôi có ý tưởng về các lực chính tác động lên xe điện (ô tô). Kiến thức về vấn đề lý thuyết này sớm đưa chúng ta đến vấn đề tiếp theo, đó là tính toán các đặc tính cần thiết cho một chiếc xe điện để đưa ra lựa chọn sáng suốt về động cơ, pin và bộ điều khiển.

   Thẻ: Lực cản không khí là gì

   Khi bất kỳ vật thể nào chuyển động trên bề mặt hoặc trong không khí, một lực sẽ được tạo ra để ngăn điều này xảy ra. Chúng được gọi là lực cản hoặc ma sát. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách tìm độ bền và xem những yếu tố nào ảnh hưởng đến nó.

   Để xác định lực cản, cần phải sử dụng định luật I Newton. Giá trị này bằng số bằng lực mà vật phải tác dụng để chuyển động theo đường thẳng trên mặt phẳng nằm ngang. Điều này có thể được thực hiện với một lực kế. Điện trở được tính theo công thức f = μ * m * g. Theo công thức này, giá trị cần tìm tỷ lệ với trọng lượng. Cần lưu ý rằng để tính toán chính xác, phải chọn μ – hệ số phụ thuộc vào vật liệu hỗ trợ. Chất liệu của đối tượng cũng được tính đến. Hệ số này được chọn theo bảng. Để tính toán, chúng tôi sử dụng hằng số g, bằng 9,8 m / s2. Làm thế nào để tính lực cản nếu vật không chuyển động thẳng mà nằm trong mặt phẳng nghiêng? Để làm điều này, côsin của góc phải được nhập vào công thức ban đầu. Góc nghiêng phụ thuộc vào lực ma sát và lực cản chuyển động của bề mặt vật. Công thức xác định lực ma sát lên mặt dốc sẽ có dạng: f = μ * m * g * cos (α). Nếu một vật đang chuyển động ở độ cao thì ma sát trong không khí phụ thuộc vào tốc độ của vật. Giá trị mong muốn có thể được tính bằng công thức f = v * α. trong đó v là vận tốc của vật và α là hệ số cản của môi trường. Công thức này chỉ hoạt động đối với các đối tượng chuyển động ở tốc độ thấp. Để xác định lực cản đối với máy bay phản lực và các đơn vị tốc độ cao khác, một đơn vị khác được sử dụng – f = v2 * β. Để tính lực ma sát của một vật ở tốc độ cao, sử dụng bình phương của vận tốc và hệ số β, được tính riêng cho từng vật. Khi một vật chuyển động trong chất khí hoặc chất lỏng, khối lượng riêng của môi trường, cũng như khối lượng và thể tích của vật thể, được tính đến khi tính lực ma sát. Lực cản chuyển động làm giảm đáng kể tốc độ của tàu hỏa và xe cộ. Hơn nữa, các vật thể chuyển động bị ảnh hưởng bởi hai loại lực – vĩnh viễn và tạm thời. Tổng lực ma sát được biểu thị bằng tổng của hai giá trị. Để giảm lực cản và tăng tốc độ máy, các nhà thiết kế và kỹ sư đã đưa ra nhiều loại vật liệu có bề mặt trượt có thể đẩy không khí ra ngoài. Đó là lý do tại sao mặt trước của tàu cao tốc được sắp xếp hợp lý. Cá di chuyển rất nhanh trong nước nhờ thân hình thon dài được bao phủ bởi chất nhờn làm giảm ma sát. Lực kéo không phải lúc nào cũng có tác dụng ngược lại đối với chuyển động của ô tô. Để xe thoát khỏi bùn, cát hoặc sỏi phải được đổ dưới bánh xe. Xe xử lý tốt bùn đất nhờ lực ma sát tăng lên.

   Lực cản chuyển động trên không được sử dụng khi nhảy dù. Do ma sát giữa dù và không khí nên tốc độ của người nhảy dù bị giảm xuống, giúp bạn có thể tập nhảy dù mà không ảnh hưởng đến tính mạng.

   Thẻ: Lực cản không khí là gì

   • Công thức phân tử là gì

     Độ dày lớp sứa có nghĩa là gì?

     Bài tập là gì? Tác dụng của thực tiễn đối với nhận thức

     “Bỏ qua dây” trong tiếng Anh là gì: Định nghĩa, ví dụ như tiếng Anh Việt

     Phần mềm máy tính là gì? Tìm hiểu về khái niệm, danh mục, cách tạo

     Giá trị dinh dưỡng: Chúng là gì và tại sao chúng lại quan trọng

     Chủ nghĩa đế quốc là gì? Thực chất của chủ nghĩa đế quốc