Mișcarea unui corp într-un lichid

Figura 7.1 - Efectele forțelor asupra unui corp care se deplasează într-un lichid

Luați în considerare componentele forței:

- forță. Direcționată în direcția opusă mișcării corpului se numește forța rezistenței frontale;







- forță. care este direcționată perpendicular pe vectorul forței de forță de ridicare.

Dacă corpul are o formă simetrică, atunci condiția este satisfăcută. Într-un fluid ideal în care nu există vâscozitate, mișcarea uniformă a corpului trebuie să aibă loc fără tragere, adică .

Dacă lichidul este real și are o vâscozitate, atunci un strat subțire de lichid se lipeste de suprafața corpului și se deplasează cu el, tragând straturile ulterioare datorită frecării. Pe măsură ce vă depărtați de suprafața corpului, viteza straturilor devine mai mică și, la o anumită distanță de suprafața corpului, este o mișcare practică a corpului.

Astfel, corpul este înconjurat de un strat de fluid, unde există un gradient de viteză. Acest strat este stratul de graniță. Acționează ca forțe de frecare, care se dovedesc a fi aplicate corpului și care conduc la apariția rezistenței frontale.

În prezența unui strat de graniță, așa cum se arată în figura 7.2, fluxul complet în jurul corpului este imposibil.

Figura 7.3 - Flux în jurul corpului unei forme în formă de picătură

Relația dintre rezistența la frecare și rezistența la presiune este determinată de numărul Reynolds (6.7). În acest caz:







- dacă numărul Reynolds este mic, atunci rezistența la frecare joacă rolul principal, iar rezistența la presiune poate fi neglijată;

- Pe măsură ce crește valoarea, rolul rezistenței la presiune începe să crească;

- dacă numărul este mare, rolul principal este jucat de rezistența la presiune. Rezistența la frecare joacă un rol minor.

7.2 Formula lui Stokes

Dacă numărul este mic, atunci viteza corpului față de fluid și dimensiunile geometrice ale corpului sunt mici. Rezistența lichidului în acest caz se datorează numai forțelor de frecare. În acest caz, modulul forței de tracțiune este direct proporțional cu vâscozitatea fluidului. viteza fluxului de intrare și dimensiunile liniare ale corpului. Prin urmare, forța de rezistență la mișcarea unei mingi într-un fluid la viteze mici este

În expresia (7.1), cantitatea este raza mingii, iar expresia însăși este formula Stokes.

Luați în considerare figura 7.4, unde bila în lichid se mișcă vertical

în jos. Pe o minge care cade pe verticală

în jos (în lichid), vor fi trei

2. Forța Archimedes;

Figura 7.4 - Mișcarea mingii Forța Stokes depinde de viteza fluidului,

în lichidul din aval de i. .

Când mingea atinge o anumită viteză. condiția începe să fie îndeplinită. Prin urmare, mingea se va scufunda la o viteză constantă, adică . Valoarea vitezei poate fi calculată din raportul forțelor care acționează asupra mingii, pe baza figura 7.4:

Dacă expresia înlocuiește valorile modulului de forță, cu condiția. obținem:

Prin urmare, exprimăm valoarea vitezei:

7.3 Forța de ridicare

Pentru apariția unei forțe de ridicare, vâscozitatea lichidului nu este foarte importantă.

Figura 7.5 - Procesul creșterii forței de ridicare

După cum rezultă din figură, liniile curente sunt mai groase din partea superioară decât de jos, astfel încât presiunea de deasupra va fi mai mică decât de jos și, prin urmare, datorită diferenței de presiune, apare o forță de ridicare.

Forța de forță are loc nu numai într-un fluid ideal, ci și într-un fluid cu vâscozitate.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: