Pekali geseran likat (daya) dan contoh

The geseran likat Ia timbul apabila objek pepejal bergerak di tengah -tengah gas cecair atau cecair-. Ia boleh dimodelkan sebagai daya berkadar dengan negatif kelajuan objek atau persegi.

Penggunaan satu atau model lain bergantung pada keadaan tertentu, seperti jenis cecair di mana objek dipindahkan dan sama ada ia sangat cepat atau tidak. Model pertama dikenali sebagai Rintangan linear, dan di dalamnya magnitud geseran likat f_sentuh Ia diberikan oleh:

F_sentuh = Γv

Rajah 1. Paracharidists mengalami kekuatan likat semasa keturunan mereka, kerana udara menawarkan rintangan. Sumber: Pixabay.

Di sini γ adalah pemalar perkadaran atau pekali geseran likat dan v adalah kepantasan objek. Ia boleh digunakan untuk badan yang bergerak pada kelajuan cecair rendah dengan rejim laminar.

Dalam model kedua, yang dikenali sebagai Rintangan kuadrat o Undang -undang Rayleight, magnitud daya geseran dikira mengikut:

F_sentuh = ½ ρ.Ke.C_d.v²

Di mana ρ adalah ketumpatan bendalir, a adalah kawasan selektif silang objek dan c_d Ia adalah pekali rintangan aerodinamik.

Produk ½ ρ.Ke.C_d  Ia adalah aerodinamik yang tetap dipanggil d, yang unitnya kg/m, oleh itu:

F_sentuh = Dv²

Model ini lebih sesuai apabila kelajuan objek sederhana atau tinggi, kerana pergerakan menghasilkan pergolakan atau pusaran di jalannya di dalam cecair.

Bola tenis bergerak dan kereta di lebuh raya adalah contoh objek di mana model ini berfungsi dengan baik.

Daya viscose timbul kerana pepejal mesti mengambil lapisan bendalir untuk dapat bergerak melaluinya. Kewujudan beberapa model adalah kerana daya ini bergantung kepada pelbagai faktor, seperti kelikatan bendalir, kelajuan dan bentuk objek.

Boleh melayani anda: apakah kebolehtelapan relatif?

Terdapat lebih banyak objek aerodinamik daripada yang lain dan banyak yang direka tepat supaya rintangan pertengahan mengurangkan kelajuannya dengan minimum.

[TOC]

Contoh geseran viscose

Mana -mana orang atau objek yang bergerak dalam cecair semestinya mengalami rintangan dari alam sekitar, tetapi banyak kali kesan ini dihina untuk aplikasi mudah seperti kejatuhan percuma.

Dalam pernyataan hampir semua masalah kejatuhan percuma, diperhatikan bahawa kesan rintangan udara menghina diri mereka sendiri. Ini kerana udara adalah cecair yang agak "nipis" dan itulah sebabnya kami berharap geseran itu tidak menawarkan.

Tetapi ada pergerakan lain di mana geseran likat mempunyai pengaruh yang lebih tegas, mari kita lihat beberapa contoh:

Batu yang jatuh ke dalam air dan biji debunga

-Batu yang jatuh secara menegak ke dalam tiub yang penuh dengan minyak pengalaman daya yang menentang keturunannya, terima kasih kepada rintangan bendalir.

-Biji -bijian debunga sangat kecil, jadi bagi mereka rintangan udara tidak dapat diabaikan, kerana terima kasih kepada kekuatan ini mereka dapat bertahan lama, menyebabkan alahan bermusim.

Rajah 2. Biji -bijian debunga cukup kecil untuk rintangan udara mempunyai kesan yang signifikan. Sumber: Pikrepo.

Perenang dan penunggang basikal

-Sekiranya perenang, mereka menggunakan topi dan mereka mencukur sepenuhnya supaya rintangan air tidak mengurangkan kelajuan.

-Seperti perenang, penunggang basikal di counterreloj mengalami rintangan udara, akibatnya topi keledar mempunyai reka bentuk aerodinamik untuk meningkatkan kecekapan.

Juga kedudukan pelumba dalam kumpulan dalam persaingan adalah relevan. Orang yang mengetuai perarakan dengan jelas menerima rintangan terbesar udara, sementara bagi mereka yang menutup perarakan, ini hampir tidak.

Ia boleh melayani anda: Keadaan Keseimbangan Kedua: Penjelasan, Contoh, Latihan

Paracharidists

-Sebaik sahaja payung terjun membuka payung terjun, ia terdedah kepada geseran likat udara, menjadi model yang paling sesuai yang mempunyai kuadrat kelajuan. Dengan cara ini ia mengurangkan kelajuannya dan apabila menggosoknya menentang kejatuhan, ia mencapai nilai had yang tetap.

Kereta

-Bagi kereta, pekali rintangan aerodinamik, pemalar yang ditentukan secara eksperimen dan permukaan yang ditunjukkannya terhadap angin, adalah faktor penentu untuk mengurangkan rintangan udara dan mengurangkan penggunaan. Itulah sebabnya mereka direka dengan cermin depan yang cenderung.

Eksperimen Drop Minyak Millikan

-Dalam eksperimen drop minyak Millikan, ahli fizik Robert Millikan mengkaji pergerakan minyak titisan di tengah -tengah medan elektrik seragam, menyimpulkan bahawa sebarang caj elektrik adalah pelbagai beban elektron.

Untuk ini adalah perlu untuk mengetahui jejari titisan, yang tidak dapat ditentukan oleh ukuran langsung, memandangkan saiznya yang kecil. Tetapi dalam hal ini geseran likat adalah penting dan titisan akhirnya menjadi brek. Fakta ini dibenarkan untuk menentukan jejari titisan dan kemudian caj elektriknya.

Latihan

- Latihan 1

Dalam persamaan untuk daya geseran likat pada kelajuan rendah:

F_sentuh = Γv

a) Apakah dimensi sekiranya pekali geseran likat mempunyai γ?

b) Apakah unit γ dalam sistem unit antarabangsa?

Penyelesaian kepada

Tidak seperti pekali geseran statik atau kinetik, pekali geseran likat mempunyai dimensi, yang mesti:

Boleh melayani anda: Lekatan fizikal: Apakah dan contohnya

Kekuatan / kelajuan

Kekuatan mempunyai dimensi panjang x jisim /masa², Walaupun kelajuan panjang/masa. Dengan menandakan mereka seperti berikut:

-Massa: m

-Panjang: l

-Masa: t

Dimensi pekali geseran likat γ adalah:

[M.L /t²] / [L / t] = [m.L.T / l.T²] = M/t

Penyelesaian b

Di Si, unit γ adalah kg/s

- Latihan 2

Mengambil kira rintangan yang ditentang oleh air, mencari ekspresi untuk kelajuan terminal spherit logam yang jatuh secara menegak ke dalam tiub yang penuh dengan minyak, dalam kes:

a) kelajuan rendah

b) kelajuan tinggi

Rajah 3. Gambarajah badan percuma dari sfera yang turun di dalam cecair. Sumber: Sears, Z. Fizik universiti dengan fizik moden.

Penyelesaian kepada

Dalam angka gambarajah badan bebas muncul, menunjukkan kedua -dua daya yang bertindak pada spherit: berat ke bawah dan rintangan bendalir, berkadar dengan kelajuan, ke atas. Undang -undang kedua Newton untuk pergerakan ini menetapkan perkara berikut:

γv_t - mg = 0

Di mana v_t Ia adalah kelajuan terminal, yang diberikan oleh:

v_t = mg / γ

Penyelesaian b

Jika kita menganggap purata pada kelajuan tinggi, model yang sesuai adalah dengan kelajuan persegi:

F_sentuh = ½ ρ.Ke.C_d.v²

Jadi:

½ ρ.Ke.C_d.v² - mg = 0

D.v² - mg = 0

v = √ [mg / d]

Dalam kedua -dua situasi, semakin besar jisim objek, semakin besar kelajuan terminalnya.

Rujukan

1. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage.
2. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 1.
3. Tipler, ms. (2006) Fizik untuk Sains dan Teknologi. Edisi ke -5. Jilid 1. Editorial kembali.
4. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill
5. Sevilla University. Angkatan geseran. Pulih dari: Laplace.kita.adalah.