Сила опору повітря - а без неї ніяк

Ми настільки звикли до того, що оточені повітрям, що найчастіше не звертаємо на це уваги. Мова тут йде, насамперед, про прикладні технічних завданнях, при вирішенні яких на перших порах забувається, що існує сила опору повітря.

Вона нагадує про себе практично при будь-якій дії. Хоч ми поїдемо на автомобілі, хоч полетимо на літаку, навіть якщо будемо просто кидати камінь. Ось і спробуємо зрозуміти, що собою являє сила опору повітря на прикладі простих випадків.

Ви не замислювалися, чому автомобілі мають таку обтічну форму і рівну поверхню? А адже все насправді дуже зрозуміло. Сила опору повітря складається з двох величин - з опору тертя поверхні тіла і опору форми тіла. З метою зменшення сили тертя і домагаються зменшення нерівностей і шорсткостей на зовнішніх деталях при виготовленні автомобілів і будь-яких інших транспортних засобів.

Для цього їх грунтують, фарбують, полірують і лакують. Подібна обробка деталей призводить до того, що опір повітря, що впливає на автомобіль, зменшується, підвищується швидкість автомобіля і зменшується витрата палива при русі. Наявність сили опору пояснюється тим, що при русі автомобіля повітря стискається і перед ним створюється область місцевого підвищеного тиску, а за ним, відповідно, область розрідження.

Треба відзначити, що при підвищених швидкостях руху машини основний внесок в опір вносить форма авто. Сила опору, формула розрахунку якої наведена нижче, визначає фактори, від яких вона залежить.

Сила опору = Сх * S * V2 * r / 2

де S - площа передній проекції машини-

Cx - коефіцієнт, що враховує аеродинамічний опір-

V - швидкість руху-

r - щільність повітря.

Як неважко помітити з наведеної формули, сила опору не залежить від маси автомобіля. Основний внесок вносять два компоненти - квадрат швидкості і форма автомобіля. Тобто при підвищенні швидкості руху в два рази в чотири рази збільшиться опір. Ну і поперечний переріз автомобіля значно впливає. Чим більш обтічним буде автомобіль, тим менше опір повітря.

І у формулі є ще параметр, який просто вимагає звернути на нього пильну увагу - щільність повітря. Але його вплив уже більш помітно при польотах літаків. Як відомо, з підвищенням висоти зменшується щільність повітря. Значить, відповідно буде зменшуватися сила його опору. Однак і для літака на величину чиниться опору будуть як і раніше впливати ті ж фактори - швидкість руху і форма.

Не менш цікавою є історія вивчення впливу повітря на точність стрільби. Роботи подібного характеру велися давно, перші їх опису відносяться до 1742. Експерименти проводилися в різних країнах, з різною формою куль і снарядів. У результаті проведення досліджень була визначена оптимальна форма кулі і співвідношення її головний і хвостовій частині, розроблені балістичні таблиці поведінки кулі в польоті.

Надалі проводилися дослідження залежності польоту кулі від її швидкості, продовжувала відпрацьовуватися форма кулі, а також удосконалювалася методика дослідження. Були розроблені математичні моделі і створений спеціальний математичний інструмент - балістичний коефіцієнт. Він показує співвідношення сил аеродинамічного опору і сил інерції, що діють на кулю.

У статті розглянуто, що собою являє сила опору повітря, дана формула, що дозволяє визначити величину і ступінь впливу різних факторів на величину опору, розглянуто його вплив у різних областях техніки.