Conţinut
Toată lumea este intuitiv familiarizată cu conceptul de forță de tracțiune. Când vă îndepărtați de apă sau mergeți cu bicicleta, observați că cu cât lucrați mai mult și cu cât vă deplasați mai repede, cu atât veți obține mai multă rezistență din apa sau aerul din jur, ambele fiind considerate fluide de către fizicieni. În absența forțelor de tracțiune, lumea ar putea fi tratată la rulări de 1.000 de metri în casă de baseball, recorduri mondiale mult mai rapide pe pista și câmpul și mașini cu niveluri supranaturale de economie de combustibil.
Forțele de tracțiune, fiind mai degrabă restrictive decât propulsive, nu sunt la fel de dramatice ca și alte forțe naturale, dar sunt critice în inginerie mecanică și discipline conexe. Datorită eforturilor oamenilor de știință din punct de vedere matematic, este posibil să se identifice nu numai forțele de tracțiune din natură, ci și să se calculeze valorile lor numerice într-o varietate de situații de zi cu zi.
Ecuația Forței de Tragere
Presiunea, în fizică, este definită ca forță pe suprafața unității: P = F / A. Folosind „D” pentru a reprezenta forța de tracțiune specifică, această ecuație poate fi rearanjată D = CPA, unde C este o constantă a proporționalității care variază de la obiect la obiect. Presiunea asupra unui obiect care se deplasează printr-un fluid poate fi exprimată ca (1/2) ρv2, unde ρ (litera greacă rho) este densitatea fluidului și v este viteza obiectelor.
Prin urmare, D = (1/2) (C) (ρ) (v2)(A).
Notează câteva consecințe ale acestei ecuații: Forța de tracțiune crește în proporție directă cu densitatea și suprafața, și crește cu pătratul vitezei. Dacă alergați la 10 mile pe oră, experimentați de patru ori dragul aerodinamic ca și la 5 mile pe oră, cu toate celelalte menținute constant.
Glisați forța pe un obiect care se încadrează
Una dintre ecuațiile mișcării pentru un obiect în cădere liberă din mecanica clasică este v = v0 + la. În ea, v = viteza la timpul t, v0 este viteza inițială (de obicei zero), a este accelerația datorată gravitației (9,8 m / s)2 pe Pământ) și t este scurs timpul în câteva secunde. Este clar, dintr-o privire, faptul că un obiect căzut de la o înălțime mare ar cădea cu o viteză în continuă creștere dacă această ecuație ar fi strict adevărată, dar nu pentru că neglijează forța de tracțiune.
Când suma forțelor care acționează asupra unui obiect este zero, aceasta nu se mai accelerează, deși poate fi în mișcare la o viteză mare, constantă. Astfel, un parașasier atinge viteza sa finală atunci când forța de tracțiune este egală cu forța gravitației. Ea poate manipula acest lucru prin postura corpului, care afectează A în ecuația de tracțiune. Viteza terminalului este de aproximativ 120 de mile pe oră.
Glisați forța pe un înotător
Înotătorii competitivi se confruntă cu patru forțe distincte: gravitația și flotabilitatea, care se contracarează reciproc într-un plan vertical, și tracțiunea și propulsia, care acționează în direcții opuse într-un plan orizontal. De fapt, forța propulsivă nu este altceva decât o forță de tracțiune aplicată de înotătorii picioarelor și mâinilor pentru a depăși forța de tracțiune a apei, care, după cum probabil ai crezut, este semnificativ mai mare decât cea a aerului.
Până în 2010, înotătorilor olimpici aveau voie să folosească costume speciale aerodinamice care au fost în jur de câțiva ani. Organul de conducere al înotului a interzis costumele, deoarece efectul lor a fost atât de pronunțat, încât recordurile mondiale au fost rupte de sportivi care, altfel, nu s-au remarcat (dar încă de nivel mondial), fără costume.