11+抗力の例:詳細な事実

この記事では、詳細な洞察とともに抗力のさまざまな例について説明します。 抗力は、固体とその周囲の流体との相互作用によって生成される機械的な力です。

抗力の例は非常に一般的であり、移動体の相対運動と反対に作用する力として自然界で頻繁に見られます。 物体が空気中を移動するときはいつでも、この抵抗力は空気力学的抗力と呼ばれ、移動媒体が水である場合、それは流体力学的抗力として知られています。

抗力の例を以下に示します

水中を移動するボート

ボートにかかる力は、ボートと相互作用し、水中を航行するための原動力となる空気の動きから生じます。 ボートに作用する力は、風速と風向、および船の速度と方向に依存します。

ボートには、重量、浮力(ボートを押し上げる水との接触力)、風の前方への力、水の後方への抗力のXNUMXつの力が作用します。

流体中を移動するときに体が受ける抗力Dは、次の式で与えられます。

[ラテックス]D= \ frac {1} {2} C \ rho Av ^ {2}[/ラテックス]

どこ:

Cは抗力係数であり、さまざまな流体(空気や水など)の一般的な値は0.4から1.0の範囲です。

ρは、体が移動する流体の密度です。

vは、流体に対する体の速度です。

Aは、流れの方向に垂直なボディの投影断面積です。

抗力の例
帆船; 画像クレジット: Wikipedia

空を飛んでいる飛行機

抗力、推力、揚力、重量のXNUMXつの力を組み合わせることで、飛行機を空に飛ばすことができます。

 飛行機の重さで地球の中心に向かって引っ張られます。この引っ張り力に打ち勝つには、上方向に十分な揚力が必要です。 揚力は、飛行機の翼の上下の気圧の違いの結果です。 飛行機のエンジンは、飛行機の運動方向に推力を発生させます。この推力は、運動方向と反対に作用する抗力によってバランスが取られます。

飛行機が一定の速度でまっすぐ水平に飛行しているとき、飛行機が生み出す揚力はその重量と釣り合い、それが生み出す推力はその抗力と釣り合います。 ただし、この力のバランスは、飛行機が上昇および下降するとき、速度を上げるときと減速するとき、および飛行機が回転するときに変化します。

安定したレベルの縦方向の飛行で飛行機に作用する力; 画像クレジット: Wikipedia

空を飛ぶ鳥

鳥による羽ばたきは、自然界で利用できる広く普及している推進方法のXNUMXつです。

鳥の場合、羽ばたきによって発生する揚力は、鳥の体の重さを支える垂直方向の力(つまり、下向きの重力による引っ張り)と見なすことができます。 ここで、抗力は推力に対抗する水平力と見なされます。 推力は、オブジェクトを前方に移動させる力です。鳥の場合、信頼は鳥の筋肉によって提供されます。

抗力は空気抵抗によって引き起こされ、反対の動きの方向に作用します。生成される抗力は、オブジェクトの形状、空気の密度、およびそのオブジェクトの移動速度によって異なります。 推力は、抗力を克服または打ち消すことができます。

前進飛行中、鳥の体はその速度を減速させる傾向がある抗力を生成します。 翼を羽ばたかせたり、滑走する場合は位置エネルギーを仕事に変換したりすることで、鳥は揚力と推力の両方を生み出し、重力と抗力のバランスを取ります。

翼に作用する力; 画像クレジット: Wikipedia

動く車

移動中の車の場合、抗力の大きさは等しく、エンジンが車両の車輪に発生する力とは反対の方向に作用します。 車に作用するこれらのXNUMXつの等しく反対の力により、正味の合力はゼロになり、車は一定の速度を維持できます。

車を中立位置にしばらく置いてエンジンの力をゼロにすると、抗力だけが車に作用します。 この状態では、正味の力が車にかかり、車は減速します。

自転車や自転車に乗る

空力抵抗は確かにサイクリングの主要な抵抗力であり、すべての自転車に乗る人は風の抵抗を克服する必要があります。 圧力抵抗はサイクリングで主要な役割を果たします。これは主に、空気粒子が前面に面している面で一緒に押し出され、背面でより間隔が空けられているために発生します。

激しい向かい風に足を踏み入れたことのあるすべてのサイクリストは、風の抵抗について知っています。 疲れた! 前進するために、サイクリストは彼の前の空気の塊を押し通さなければなりません。

自転車

自転車とオートバイはどちらもシングルトラック車両であるため、それらの動きには多くの基本的な属性が共通しています。 バイカーとバイクを単一のシステムと見なすと、作用する外力は次のとおりです。抗力、重力、慣性、地面からの摩擦力、および内力はライダーによって発生します。

バイカーのダイナミクス; 画像クレジット: Wikipedia

パラシュート

パラシュートに作用する抗力はパラシュートのサイズによって異なりますが、パラシュートが大きいほど、パラシュートに作用する抗力は大きくなります。

パラシュートに作用するXNUMXつの力は、抗力または空気抵抗と重力です。 抗力は重力の反対方向に作用し、パラシュートが落下するたびに速度を落とします。

パラシュート; 画像クレジット: Wikipedia

空から落ちるスカイダイバー

スカイダイバーが飛行機から飛び降りると、空気抵抗または抗力と重力の両方が彼の体に作用します。 重力は一定のままですが、空気抵抗は地球に向かう速度の増加とともに増加します。

体に当たる空気粒子の力は、体の位置(体の断面積)を変えることで変えることができます。 これにより、スカイダイバーの地球への速度が変化します。

体が受ける抗力(抵抗)は、次の式で表すことができます。

[ラテックス]R= 0.5 \ times D \ times p \ times A \ times v ^ {2}[/ラテックス]

ここで、Dは抗力係数です。

pは媒体、この場合は空気の密度です。

 Aはオブジェクトの断面積であり、

 vはオブジェクトの速度です。

スキーダイビング; 画像クレジット: Wikipedia

矢とフリスビーの動き

矢の軌道は、a)船首からターゲットに向かう加速力、b)重力による地球に向かう加速力、c)矢の空力抵抗による減速力のXNUMXつの力の影響を受けます。

弓の弦の力は、矢が発射速度に達するまで弓から矢を加速し、ドラッグの力は、矢が空中を移動するときにその速度を遅くします。 最後に、重力が矢を地表に戻します。

大きな力は加速をもたらしますが、重い質量は加速または減速するのが非常に困難です。 したがって、より軽い矢はより速い速度で弓を離れ、飛行中により速く速度を失います。

ランナー  

ランナーが「風」を走らせるとき、彼らが彼らを押すことを経験するのは実際には抗力です. ランナーやスイマーの場合、抗力は常に動きに逆らって作用し、動きを遅くしようとします。 抗力を克服するために、ランナーは前進するために速く動く必要があります。 言い換えれば、より多くの推力が体によって生成されるべきです。

スイマー

摩擦、圧力、波の抗力などのさまざまな形の抗力が、プールを降りて壁に最後に触れるまで、スイマーに継続的に作用します。 摩擦抵抗は、水分子がスイマーの体と擦れる結果として発生します。スイマーの体が滑らかになると、摩擦がある程度減少します。

より高速で泳いでいる間、前頭葉(スイマーの頭)の圧力が上昇し、スイマーの体の両端の間に圧力差が生じます。 この違いは 圧力はスイマーの体の後ろに乱流を生成します、この余分な抵抗力は圧力抗力です.

波の引きずりは、スイマーの体が水に沈み、部分的に水から出た結果として発生します。 すべての波の抗力は、スイマーの体の頭と肩の部分から発生します。

ボールの動き

ボールが空中を移動すると、ドラッグは飛行中のボールの動きに抵抗し、同時にその範囲と高さを減らします 横風 元のパスからそれをそらすでしょう。 両方の効果は、ゴルフなどのスポーツのプレーヤーによって考慮されます。

跳ね返りのボールは一般に投射物の動きに従います。ボールに作用するさまざまな力は、抗力、重力、ボールのスピンによるマグナス力、および浮力です。ボールの動きを分析するには、すべての力を考慮する必要があります。

一般に、ボールの形状とサイズ、オブジェクトの速度のXNUMX乗、空気の状態など、抗力の大きさに影響を与える多くの要因があります。 特に、空気の密度と粘度。 抗力の大きさを決定することは、流れがオブジェクトの表面とどのように相互作用するかの詳細に依存するため、困難です。 サッカーボールの場合、ボールを一緒に保持するためにステッチが使用されるため、これは特に困難です。

弾むボール; 画像クレジット: Wikipedia

もっと読む  空気抵抗は力ですか.

上へスクロール