منو
 کاربر Online
1807 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه فیزیک 3 ستاره ها ارسال ها: 2228   در :  شنبه 30 بهمن 1389 [09:52 ]
  مقاومت شاره و تندی حدی
 

مقاومت شاره و تندی حدی

بیرون بردن دست از پنجره‌ی یک اتومبیل در حال حرکت سریع شما را از وجود مقاومت شاره مطمئن می‌سازد ، نیرویی که یک شاره (گاز یا مایع) بر جسمی که درون آن در حرکت باشد وارد می‌کند.

جسم در حال حرکت نیرویی بر شاره وارد می‌کند تا آن را به دور از مسیر خود هل دهد. بنابر قانون سوم نیوتون شاره نیز جسم را با نیرویی برابر و مخالف به عقب هل می‌دهد.

جهت نیروی مقاومت شاره که بر جسم وارد می‌شود همواره در خلاف جهت سرعت جسم نسبت به شاره است. بزرگی نیروی مقاومت شاره به طور معمول با تندی جسم درون شاره افزایش می‌یابد. در مقایسه با نیروی اصطکاک جنبشی بین دو سطح در حال تماس ، که به طور معمول می‌توانیم آن را مستقل از تندی بگیریم ، این وضعیتی بسیار متفاوت است. بزرگی نیروی مقاومت شاره f به ازای تندی‌های بسیار کوچک با تقریب متناسب با تندی جسم v است :

(مقاومت شاره در تندی کوچک) f=kv

که در آن k ثابت تناسب است که به شکل و اندازه‌ی جسم و ویژگی‌های شاره بستگی دارد. در حرکت درون هوا ، با تندی توپ تنیسی که به بالا پرتاب شده باشد یا تندتر از آن ، نیروی مقاوم به جای v با تقریب با v به توان دو متناسب است. در این صورت آن را کشش هوا یا به سادگی کشش می‌نامند. هواپیماها ، قطره‌های در حال سقوط باران و دوچرخه‌سواران جملگی کشش هوا را حس می‌کنند. در این مورد معادله‌ی بالا را با معادله‌ی زیر جایگزین می‌کنیم


(مقاومت شاره در تندی زیاد) f=Dv*v

کشش هوا ، با توجه به وابستگی به v به توان دو ، با افزایش تندی به طور سریع افزایش می‌یابد. کشش هوا بر یک اتومبیل نوعی ، در تندی‌های کوچک ناچیز است ، ولی در تندی‌های بزرگراه‌ها کشش هوا قابل مقایسه با ، یا بزرگ‌تر از مقاومت غلتشی است. مقدار D به شکل و اندازه‌ی جسم و به چگالی هوا بستگی دارد. باید تحقیق کنید که یکاهای ثابت k در معادله‌ی اول kg/s بوده و یکاهای ثابت D در معادله‌‌ی دوم عبارت‌اند kg/m.

جسمی که در یک شاره سقوط می‌کند به دلیل اثرهای مقاومت شاره ، شتاب ثابتی ندارد. برای توصیف حرکت آن نمی‌توانیم رابطه‌های شتاب ثابت را به کار بریم ؛ بلکه باید با به کار بردن قانون دوم نیوتون از نو شروع کنیم.

داستان کامل را می توانید در فصل 5 کتاب زیر ببینید

جلد اول کتاب فیزیک دانشگاهی ویرایش دوازدهم (شامل مباحث مکانیک، شاره ها، موج و گرما) با ترجمه ی اعظم پورقاضی، روح الله خلیلی بروجنی و محمد تقی فلاحی و با ویراستاری ناصر مقبلی ، نشر علوم نوین

تصویر

  امتیاز: 0.00