Тема: Определить среднее значение силы сопротивления воздуха (Прочитано 18106 раз)
0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.
Temka
Здравствуйте, надеюсь на вашу помощь.
Тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью υ0 = 30 м/с, достигло высшей точки подъёма спустя время t = 2,5 с. Определить среднее значение силы сопротивления воздуха, действовавшей на тело во время полёта, если масса тела m = 40 г.
« Последнее редактирование: 16 Января 2012, 07:19 от alsak »
Записан
Kivir
Решение: в процессе подъёма на тело действует две силы: mg – сила тяжести, F – средняя сила сопротивления воздуха. При этом тело движется с ускорением a (см. рис). В наивысшей точке подъёма скорость тела равна нулю. Из кинематического уравнения скорости определим ускорение тела:
[ {{upsilon }_{x}}={{upsilon }_{0x}}+{{a}_{x}}cdot t, ] [ 0=-{{upsilon }_{0}}+acdot t, ] [ a=frac{{{upsilon }_{0}}}{t}. ]
Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось x:
F + mg = ma,
Искомая сила сопротивления:
[ F=frac{mcdot {{upsilon }_{0}}}{t}-mg. ]
Ответ: 80мН
Записан
Temka
Записан
Тело
массой 1 кг бросили вертикально вниз с высоты 40 м с начальной скоростью 10 м/с.
Определите среднее значение силы сопротивления воздуха при движении тела, если
его скорость в момент падения на поверхность Земли 20 м/с.
Решение.
Для
решения задачи рассмотрим физическую систему «тело – гравитационное поле Земли».
Тело будем считать материальной точкой, а гравитационное поле Земли – однородным. Выделенная физическая система
является незамкнутой, т.к. во время движения тела взаимодействует с воздухом.
Если не учитывать выталкивающую силу, действующую на тело со стороны воздуха,
то изменение полной механической энергии системы равняется работе силы
сопротивления воздуха, т.е. ∆E
= Ac .
Нулевой
уровень потенциальной энергии выберем на поверхности Земли. Единственной
внешней силой в отношении системы «тело – Земля» является сила сопротивления
воздуха, направленная вертикально вверх. Начальная энергия системы E1
, конечная
E2
.
Работа
силы сопротивления A.
Т.к.
угол между силой сопротивления и перемещением равен 180° , то косинус равен -1,
поэтому A
= – Fch
. Приравняем A.
Рассматриваемую
незамкнутую физическую систему можно также описать теоремой от изменении
кинетической энергии системы взаимодействующих между собой объектов, согласно
которой изменение кинетической энергии системы равно работе, совершенной
внешними и внутренними силами при ее переходе из начального состояния в
конечное. Если не учитывать выталкивающую силу, действующую на тело со стороны
воздуха, а внутренней – сила тяжести. Следовательно ∆Eк = A1 + A2 , где A1 = mgh – работа силы тяжести, A2 = Fchcos180°
= –Fch – работа силы сопротивления; ∆E= E2 – E1
.
В
конечном и начальном состояниях кинетическая энергия системы равна
соответственно E2
и E1 .
Мы
приходим к одному и тому же результату, что и в первом случае.
Численно:
F
= 6.3 H.
Источник: Физика. Полный курс подготовки к ЦТ. Под общей редакцией проф. В.А. Яковенко.
Как найти силы сопротивления воздуха
Для определения силы сопротивления воздуха создайте условия, при которых тело начнет под действием силы тяжести двигаться равномерно и прямолинейно. Рассчитайте значение силы тяжести, оно будет равно силе сопротивления воздуха. Если тело движется в воздухе, набирая скорость, сила его сопротивления находится при помощи законов Ньютона, также силу сопротивления воздуха можно найти из закона сохранения механической энергии и специальных аэродинамических формул.
Вам понадобится
- дальномер, весы, спидометр или радар, линейка, секундомер.
Инструкция
Определение сопротивления воздуха равномерно падающему телу Измерьте массу тела с помощью весов. Сбросив его с некоторой высоты, добейтесь, чтобы оно двигалось равномерно. Умножьте массу тела в килограммах на ускорение свободного падения, (9,81 м/с²), результатом будет сила тяжести, действующая на тело. А поскольку оно движется равномерно и прямолинейно, сила тяжести будет равна силе сопротивления воздуха.
Определение сопротивления воздуха телу, набирающему скоростьОпределите массу тела с помощью весов. После того как тело начало двигаться, с помощью спидометра или радара измерьте его мгновенную начальную скорость. В конце участка измерьте его мгновенную конечную скорость. Скорости измеряйте в метрах в секунду. Если приборы измеряют ее в километрах в час, поделите значение на 3,6. Параллельно с помощью секундомера определите время, за которое происходило это изменение. Отняв от конечной скорости начальную и поделив результат на время, найдите ускорение, с которым движется тело. Затем найдите силу, которая заставляет тело изменять скорость. Если тело падает, то это сила тяжести, если тело движется горизонтально – сила тяги двигателя. От этой силы отнимите произведение массы тела на его ускорение (Fc=F+m•a). Это и будет сила сопротивления воздуха. Важно, чтобы при движении тело не касалось земли, например, двигалось на воздушной подушке или падало вниз.
Определение сопротивления воздуха телу, падающему с высотыИзмерьте массу тела и сбросьте его с высоты, которая заранее известна. При контакте с поверхностью земли зафиксируйте скорость тела с помощью спидометра или радара. После этого найдите произведение ускорения свободного падения 9,81 м/с² на высоту, с которой падало тело, отнимите от этого значения скорость, возведенную в квадрат. Полученный результат умножьте на массу тела и поделите на высоту, с которой оно падало (Fc=m•(9,81•H-v²)/H). Это и будет сила сопротивления воздуха.
Полезный совет
В общем случае силу сопротивления можно найти, если плотность воздуха умножить на квадрат скорости, с которой движется тело, поделить это значение на 2 и умножить на площадь сечения тела, перпендикулярного направлению скорости. Результат нужно умножить на аэродинамический коэффициент, который определяется экспериментально. Поэтому применение этой формулы затруднено.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Знаток
(258),
на голосовании
11 лет назад
Голосование за лучший ответ
Иван Алексеев
Профи
(710)
11 лет назад
На лист действуют две силы: тяжести P=mg – вниз и сопротивления воздуха Fв – вверх. Результирующая F=mg – Fв= ma, где a – результирующее ускорение. Откуда Fв=m*(g-a) Формула из кинематики s=v0*t + a*t2/2. Лист начал падать поэтому начальная скорость V0=0. Тогда a=2*s/t2.
a=2*10/ (2*2)=5 метров на сек в квадрате. Тогда Fв=0,03*(9,8-5)=0,15 Ньютонов.
Кажись так. Точно не знаю, сам проверь все рассуждения.
Источник: Одна бака сказала
Unit Converter
Enter the mass, initial velocity, final velocity, and time into the calculator to determine the average resistive force.
- All Force Calculators
- Resistance Force Calculator
- Momentum to Force Calculator
- Velocity to Force Calculator
The following equation is used to calculate the Average Resistive Force.
- Where ARF is the average resistive force (N)
- m is the mass of the object (kg)
- Vi is the initial velocity (m/s)
- Vf is the final velocity (m/s)
- t is the total time (s)
What is an Average Resistive Force?
Definition:
An average resistive force is the total force that has acted on an object over a given period of time which is caused the object to reduce its velocity.
How to Calculate Average Resistive Force?
Example Problem:
The following example outlines the steps and information needed to calculate Average Resistive Force.
First, determine the mass of the object. In this example, the mass of the object is found to be 4kg.
Next, determine the initial velocity. For this problem, the initial velocity is found to be 10m/s.
Next, determine the final velocity. In this case, the final velocity is measured to be 5m/s.
Next, determine the time. In this example, the time is 10s.
Finally, calculate the Average Resistive Force using the formula above:
ARF = m*(Vi-Vf)/t
ARF = 4*(10-5)/10
ARF = 2N
