Indhold
Alle er intuitivt fortrolige med begrebet trækkraft. Når du vader gennem vand eller kører på en cykel, bemærker du, at jo mere arbejde du udøver, og jo hurtigere du bevæger dig, jo mere modstand får du fra det omgivende vand eller luft, som begge betragtes som væsker af fysikere. I mangel af trækstyrker behandles verden muligvis til 1.000-fods hjemmekørsler i baseball, meget hurtigere verdensrekorder i friidræt og biler med overnaturlige brændstoføkonomiske niveauer.
Dragkrafter, der er restriktive snarere end fremdrivende, er ikke så dramatiske som andre naturkræfter, men de er kritiske inden for maskinteknik og beslægtede discipliner. Takket være indsatsen fra matematiske sindede forskere er det muligt ikke kun at identificere trækræfter i naturen, men også at beregne deres numeriske værdier i forskellige hverdagssituationer.
Drag Force-ligningen
Tryk i fysik defineres som kraft pr. Enhedsareal: P = F / A. Brug af "D" til specifikt at repræsentere trækkraft, kan denne ligning omarrangeres til D = CPA, hvor C er en konstant af proportionalitet, der varierer fra objekt til objekt. Trykket på en genstand, der bevæger sig gennem en væske, kan udtrykkes som (1/2) ρv2, hvor ρ (det græske bogstav rho) er væskedensiteten og v er genstandens hastighed.
Derfor, D = (1/2) (C) (ρ) (v2)(EN).
Bemærk flere konsekvenser af denne ligning: Dragkraften stiger i direkte forhold til densitet og overfladeareal, og den stiger med kvadratet for hastigheden. Hvis du kører med 10 miles i timen, oplever du fire gange det aerodynamiske træk, som du gør med 5 miles i timen, med alt andet holdt konstant.
Træk kraft på et faldende objekt
En af ligningerne af bevægelse for et objekt i frit fald fra klassisk mekanik er v = v0 + kl. I det er v = hastighed på tidspunktet t, v0 er initialhastighed (normalt nul), a er acceleration på grund af tyngdekraften (9,8 m / s2 på jorden), og t er gået tid i sekunder. Det er tydeligt med et øjeblik, at et objekt, der er faldet fra en stor højde, ville falde med stadig stigende hastighed, hvis denne ligning strengt taget var sand, men det er ikke fordi den forsømmer trækkraft.
Når summen af de kræfter, der virker på et objekt, er nul, accelererer den ikke længere, selvom den muligvis bevæger sig med en høj, konstant hastighed. En skydiver når således sin terminale hastighed, når trækkraft er lig med tyngdekraften. Hun kan manipulere dette gennem sin kropsholdning, der påvirker A i trækligningen. Terminalhastighed er omkring 120 miles i timen.
Træk kraft på en svømmer
Konkurrencedygtige svømmere står over for fire forskellige kræfter: tyngdekraft og opdrift, som modvirker hinanden i et lodret plan og træk og fremdrift, der virker i modsatte retninger i et vandret plan. Faktisk er fremdrivningskraften intet andet end en trækkraft, der anvendes af svømmernes fødder og hænder for at overvinde vandets trækraft, som, som du sandsynligvis har antaget, er væsentligt større end luftens.
Indtil 2010 fik olympiske svømmere lov til at bruge specielt aerodynamiske dragter, der kun havde eksisteret i nogle få år. Regeringsorgan for svømmer forbød jakkesæt, fordi deres virkning var så udtalt, at verdensrekorder blev brudt af atleter, der ellers var unremarkable (men stadig i verdensklasse) uden dragter.