เนื้อหา
ทุกคนมีความคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องแรงลาก เมื่อคุณลุยน้ำหรือขี่จักรยานคุณจะสังเกตเห็นว่ายิ่งคุณออกกำลังกายมากเท่าไหร่คุณก็ยิ่งเคลื่อนไหวได้เร็วขึ้นเท่านั้นยิ่งคุณได้รับความต้านทานจากน้ำหรืออากาศรอบข้างมากขึ้นซึ่งทั้งสองอย่างนี้ถือเป็นของเหลวโดยนักฟิสิกส์ ในกรณีที่ไม่มีกองกำลังลากโลกอาจได้รับการปฏิบัติที่บ้าน 1,000 ฟุตในกีฬาเบสบอลบันทึกสถิติโลกที่เร็วขึ้นในการติดตามและฟิลด์และรถยนต์ที่มีระดับการประหยัดน้ำมันเหนือธรรมชาติ
แรงลากที่เข้มงวดมากกว่าแรงขับนั้นไม่น่าทึ่งเท่ากับพลังธรรมชาติอื่น ๆ แต่มันมีความสำคัญในด้านวิศวกรรมเครื่องกลและสาขาวิชาที่เกี่ยวข้อง ต้องขอบคุณความพยายามของนักวิทยาศาสตร์ที่มีความคิดทางคณิตศาสตร์ทำให้ไม่เพียงระบุแรงลากในธรรมชาติ แต่ยังสามารถคำนวณค่าตัวเลขของพวกเขาในสถานการณ์ที่หลากหลายในชีวิตประจำวัน
สมการแรงลาก
ความดันในวิชาฟิสิกส์หมายถึงแรงต่อหน่วยพื้นที่: P = F / A. การใช้ "D" เพื่อเป็นตัวแทนของแรงลากโดยเฉพาะสมการนี้สามารถจัดใหม่ได้ D = CPAที่ C คือค่าคงที่ของสัดส่วนที่แตกต่างจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ความดันของวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านของไหลสามารถแสดงเป็น (1/2) ρv2โดยที่ρ (ตัวอักษรกรีกโรห์) คือความหนาแน่นของของไหลและ v คือความเร็วของวัตถุ
ดังนั้น, D = (1/2) (C) (ρ) (v2) (A).
สังเกตผลที่ตามมาของสมการนี้หลายอย่าง: แรงลากเพิ่มขึ้นในสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่นและพื้นที่ผิวและเพิ่มขึ้นด้วยกำลังสองของความเร็ว หากคุณวิ่งด้วยความเร็ว 10 ไมล์ต่อชั่วโมงคุณจะรู้สึกถึงแรงต้านอากาศพลศาสตร์สี่เท่าอย่างที่คุณทำที่ 5 ไมล์ต่อชั่วโมงโดยมีค่าคงที่อื่น ๆ
ลากกำลังบนวัตถุที่ตกลงมา
หนึ่งในสมการการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกจากกลไกแบบดั้งเดิมคือ v = v0 + ที่. ในนั้น v = ความเร็ว ณ เวลา t, v0 คือความเร็วเริ่มต้น (โดยปกติเป็นศูนย์), a คือการเร่งความเร็วเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (9.8 m / s2 บนโลก) และ t ถูกเวลาผ่านไปเป็นวินาที เห็นได้ชัดว่าวัตถุที่หล่นจากที่สูงมากจะตกลงด้วยความเร็วที่เพิ่มมากขึ้นถ้าสมการนี้เป็นจริงอย่างเคร่งครัด แต่ไม่ใช่เพราะมันละเลยแรงลาก
เมื่อผลรวมของแรงที่กระทำกับวัตถุเป็นศูนย์มันจะไม่เร่งอีกต่อไปแม้ว่ามันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงและคงที่ก็ตาม ดังนั้น skydiver บรรลุความเร็วเทอร์มินัลเมื่อแรงลากเท่ากับแรงโน้มถ่วง เธอสามารถจัดการสิ่งนี้ผ่านท่าทางร่างกายของเธอซึ่งมีผลต่อ A ในสมการลาก ความเร็วเทอร์มินัลอยู่ที่ประมาณ 120 ไมล์ต่อชั่วโมง
ลากบังคับให้นักว่ายน้ำ
นักว่ายน้ำในการแข่งขันต้องเผชิญกับกองกำลังที่แตกต่างกันสี่ประการ ได้แก่ แรงโน้มถ่วงและแรงลอยตัวซึ่งต่อต้านซึ่งกันและกันในระนาบแนวตั้งและลากและขับเคลื่อนซึ่งทำหน้าที่ในทิศทางตรงกันข้ามในระนาบแนวนอน ในความเป็นจริงแรงขับเคลื่อนนั้นไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่าแรงลากที่นักว่ายเท้าและมือใช้เพื่อเอาชนะแรงลากของน้ำซึ่งในขณะที่คุณคาดเดาได้จะยิ่งใหญ่กว่าอากาศ
จนถึงปี 2010 นักว่ายน้ำโอลิมปิกได้รับอนุญาตให้ใช้ชุดแอโรไดนามิกพิเศษที่มีมาเพียงไม่กี่ปี นักว่ายน้ำที่ปกครองร่างกายสั่งห้ามชุดสูทเพราะผลกระทบของพวกเขานั้นเด่นชัดจนบันทึกสถิติโลกได้ถูกทำลายโดยนักกีฬาที่ไม่สามารถทำเครื่องหมายได้ (แต่ยังเป็นระดับโลก) โดยไม่มีชุดสูท