Як знайти сили опору повітря

Як знайти сили опору повітря

Для визначення сили опору повітря створіть умови, за яких тіло почне під дією сили тяжіння рухатися рівномірно і прямолінійно. Розрахуйте значення сили тяжіння, воно буде дорівнює силі опору повітря. Якщо тіло рухається в повітрі, набираючи швидкість, сила його опору знаходиться за допомогою законів Ньютона, також силу опору повітря можна знайти із закону збереження механічної енергії і спеціальних аеродинамічних формул.

Вам знадобиться

далекомір, ваги, спідометр або радар, лінійка, секундомір.

Інструкція

  1. Визначення опору повітря рівномірно падаючому тілу

    Виміряйте масу тіла за допомогою терезів. Скинувши його з деякої висоти, добийтеся, щоб воно рухалося рівномірно. Помножте масу тіла в кілограмах на прискорення вільного падіння, (9,81 м / с ²), результатом буде сила тяжіння, що діє на тіло. А оскільки воно рухається рівномірно і прямолінійно, сила тяжіння буде дорівнює силі опору повітря.
  2. Визначення опору повітря тілу, що набирає швидкість

    Визначте масу тіла за допомогою терезів. Після того як тіло почало рухатися, з допомогою спідометра або радара виміряйте його миттєву початкову швидкість. В кінці ділянки виміряйте його миттєву кінцеву швидкість. Швидкості вимірюйте в метрах в секунду. Якщо прилади вимірюють її в кілометрах в годину, поділіть значення на 3,6. Паралельно за допомогою секундоміра визначте час, за який відбувалося це зміна. Віднявши від кінцевої швидкості початкову і поділивши результат на час, знайдіть прискорення, з яким рухається тіло. Потім знайдіть силу, яка змушує тіло змінювати швидкість. Якщо тіло падає, то це сила тяжіння, якщо тіло рухається горизонтально — сила тяги двигуна. Від цієї сили відніміть добуток маси тіла на його прискорення (Fc = F + m • a). Це і буде сила опору повітря. Важливо, щоб при русі тіло не торкалося землі, наприклад, рухалося на повітряній подушці або падало вниз.
  3. Визначення опору повітря тілу, що падає з висоти

    Виміряйте масу тіла і скиньте її з висоти, яка заздалегідь відома. При контакті з поверхнею землі зафіксуйте швидкість тіла за допомогою спідометра або радара. Після цього знайдіть твір прискорення вільного падіння 9,81 м / с ² на висоту, з якої падало тіло, відніміть від цього значення швидкість, зведену в квадрат. Отриманий результат помножте на масу тіла і поділіть на висоту, з якої воно падало (Fc = m • (9,81 • H-v ²) / H). Це і буде сила опору повітря.

Корисні поради

У загальному випадку силу опору можна знайти, якщо щільність повітря помножити на квадрат швидкості, з якою рухається тіло, поділити це значення на 2 і помножити на площу перерізу тіла, перпендикулярного напрямку швидкості. Результат потрібно помножити на аеродинамічний коефіцієнт, який визначається експериментально. Тому застосування цієї формули утруднено.