Сила опору середовища

Визначення

Рис.1 Чотири сили, що діють на літак.

Сила опору середовища — сила, що діє на тіло, яке рухається в рідині або газі і обумовлюється дією сили в'язкості і сили лобового опору. Сумарну силу, яка діє на тіло, часто позначають як силу опору середовища. Напрямок сили опору завжди протилежний до напрямку вектора швидкості. Іншими словами: Опір середовища – оточуючий рухоме тіло, являє собою сукупність сил, протидіючих руху тіла і утворюваних ударами частинок середовища і тертям їх об поверхню тіла.

Залежність опору середовища

Опір повітря залежить від таких факторів:

Рис.2

1. РОЗМІР рухомого предмета. Великий об'єкт, очевидно, отримає більший опір, ніж маленький.(див. рис.2)

Рис.3

1. 1. ФОРМА рухомого тіла. Плоска пластина певної площі буде надавати набагато більший опір вітру, ніж обтічне тіло (форма краплі), що має ту ж площу перетину для такого ж вітру. (див рис.3) .Круглий предмет знаходиться десь посередині.

Залежність сили опору від форми тіла характеризують спеціальним терміном – обтічність. Форму, при якій сила опору набуває меншого значення, називають більш обтічною. Саме такі форми намагаються надавати транспортним засобам, снарядам і кулям у вогнепальній зброї та ракетам.

Рис.4 Залежність коефіцієнту опору від форми тіла

Розрахунок

Сила опору, що діє на тіло при його русі може бути вира­жена рівнянням: [math]F = \xi \cdot S \cdot \frac{{{V^2}p}}{2}[/math]

де      ξ– коефіцієнт опору середовища; 
        S – площа перерізу тіла, перпендикулярного направленню  руху,(м2);
        V – швидкість руху тіла, (м/с);
        p – густина газу, (кг/м3).

У  випадку  кульовоїго тіла: [math]S = \pi {d^2}/4[/math]  де   dч – діаметр частинки, (м).

Отримуємо рівняння: [math]F = \xi \frac{{\pi {d^2}}}{8}{V^2}p[/math]