Tout le monde est intuitivement familier avec le concept de force de traînée. Lorsque vous pataugez dans l'eau ou que vous faites du vélo, vous remarquez que plus vous exercez de travail et plus vite vous bougez, plus vous obtenez de résistance de l'eau ou de l'air environnant, considérés comme fluides par les physiciens. En l'absence de forces de traînage, le monde pourrait être traité à des courses de base de 1.000 pieds au baseball, des records du monde beaucoup plus rapides en athlétisme, et des voitures avec des niveaux surnaturels d'économie de carburant. plutôt que propulsive, ne sont pas aussi dramatique que d'autres forces naturelles, mais ils sont essentiels dans le génie mécanique et les disciplines connexes. Grâce aux efforts des scientifiques soucieux des mathématiques, il est possible non seulement d'identifier les forces de traînée dans la nature, mais aussi de calculer leurs valeurs numériques dans diverses situations quotidiennes.
L'équation de la force de traînée
La pression, en physique, est définie comme la force par unité de surface: P = F /A. En utilisant "D" pour représenter spécifiquement la force de traînée, cette équation peut être réarrangée à D = CPA, où C est une constante de proportionnalité qui varie d'un objet à l'autre. La pression sur un objet se déplaçant dans un fluide peut être exprimée comme (1/2) ρv 2, où ρ (la lettre grecque rho) est la densité du fluide et v est la vitesse de l'objet. Par conséquent, D = (1/2) (C) (ρ) (v 2) (A). Notez plusieurs conséquences de cette équation: La force de traînée augmente proportionnellement à la densité et surface, et il s'élève avec le carré de la vitesse. Si vous courez à 10 miles par heure, vous éprouvez quatre fois la traînée aérodynamique comme vous le faites à 5 miles par heure, avec tout le reste maintenu constant. Faites glisser la Force sur un objet tombant Une des équations du mouvement pour un objet en chute libre de la mécanique classique est v = v 0 + at. Dans ce graphique, v = vitesse au temps t, v 0 est la vitesse initiale (habituellement zéro), a est l'accélération due à la gravité (9,8 m /s 2 sur Terre), et t est le temps écoulé en secondes. Il est évident qu'un objet tombant d'une grande hauteur tomberait à une vitesse toujours plus grande si cette équation était strictement vraie, mais ce n'est pas parce qu'il néglige la force de traînée. Quand la somme des forces agir sur un objet est nul, il n'accélère plus, bien qu'il puisse se déplacer à une vitesse élevée et constante. Ainsi, un parachutiste atteint sa vitesse finale lorsque la force de traînée est égale à la force de gravité. Elle peut manipuler cela à travers sa posture corporelle, ce qui affecte A dans l'équation de traînée. La vitesse terminale est d'environ 120 miles par heure. Faire glisser la force sur un nageur Les nageurs compétitifs font face à quatre forces distinctes: la gravité et la flottabilité, qui se contrecarrent dans un plan vertical, et la traînée et la propulsion , qui agissent dans des directions opposées dans un plan horizontal. En fait, la force propulsive n'est rien de plus qu'une force de traînée appliquée par les pieds et les mains du nageur pour vaincre la force de traînée de l'eau, qui, comme vous l'avez probablement deviné, est significativement supérieure à celle de l'air. > Jusqu'en 2010, les nageurs olympiques étaient autorisés à utiliser des combinaisons aérodynamiques spéciales qui n'existaient que depuis quelques années. L'instance dirigeante de Natation a interdit les poursuites parce que leur effet était si prononcé que les records du monde étaient brisés par des athlètes qui étaient autrement banal (mais toujours de classe mondiale) sans les costumes.
