Siła oporu w powietrzu: zależność od prędkości i kształtu ciała

Dodano: 10.12.2023 14:15:48

Rozwiązanie

Zadanie dotyczy sił oporu, które działają na ciała spadające w powietrzu. Przeanalizujmy oba stwierdzenia:

A. Wartość siły oporu ośrodka jest zależna od prędkości poruszającego się ciała.

To zdanie jest prawdziwe (P). Siła oporu ośrodka, takiego jak powietrze, zależy od kilku czynników, w tym od prędkości ciała. Zależność ta jest często opisywana za pomocą równania siły oporu aerodynamicznego, które w przypadku laminarnego przepływu płynu wokół ciała ma postać:

Fd=12ρv2CdAF_d = \frac{1}{2} \rho v^2 C_d A

gdzie: - FdF_d to siła oporu aerodynamicznego, - ρ\rho to gęstość płynu (w tym przypadku powietrza), - vv to prędkość ciała względem płynu, - CdC_d to współczynnik oporu aerodynamicznego, - AA to pole przekroju czołowego ciała.

Współczynnik CdC_d i pole AA są stałe dla danego kształtu i orientacji ciała, natomiast prędkość vv może się zmieniać, co wpływa na wartość siły oporu. Ponadto, siła oporu jest proporcjonalna do kwadratu prędkości, co oznacza, że w miarę wzrostu prędkości ciała, siła oporu rośnie w sposób nieproporcjonalnie szybki.

B. Wartość siły oporu ośrodka jest niezależna od kształtu ciała.

To zdanie jest fałszywe (F). Jak wcześniej wspomniano, siła oporu zależy również od kształtu ciała, co jest reprezentowane przez współczynnik oporu aerodynamicznego CdC_d oraz przez pole przekroju czołowego AA. Kształt ciała ma znaczący wpływ na to, jak płyn opływa ciało, a co za tym idzie, jak duże są siły oporu. Na przykład, obiekty o kształtach opływowych mają niższy współczynnik oporu aerodynamicznego i tym samym mniejszą siłę oporu, niż obiekty o kształtach bardziej kwadratowych lub nieregularnych.

Podsumowując, odpowiedzi na oba stwierdzenia to: A. Prawda (P) B. Fałsz (F)

Pomagamy rozwiązywać zadania w 30 sekund

Zarejestruj się i zobacz jak to działa.

Zarejestruj się