W tym artykule omówimy różne przykłady ciągnięcia ciśnienia. Opór nacisku zależy od pola przekroju poprzecznego ciała, a nie od odsłoniętej powierzchni.
Przykłady oporu ciśnieniowego są często spotykane w naszym codziennym życiu. Opór ciśnieniowy występuje z powodu zwiększonego ciśnienia na przednim końcu i zmniejszonego ciśnienia na tylnym końcu obiektu podczas podróży przez płyn.
Poniżej wymieniono różne przykłady oporu ciśnienia:
- Kulisty kształt ciała poruszający się w powietrzu
- Rower
- Pływacy
- Cylindryczny korpus
- Poruszający się samochód
- Płat lub płat o dużym kącie natarcia
- Poruszająca się ciężarówka
- Spadochroniarz spadający z nieba
- Łódź płynąca po wodzie
- Kawałek cegły
Opór ciśnieniowy jest również powodowany przez nieruchomy obiekt, wokół którego przepływa płynny czynnik. Usprawnienie zmniejsza opór ciśnienia.
Kulisty kształt ciała poruszający się w powietrzu
Kulisty kształt ciała doświadcza dużego oporu podczas poruszania się w płynie ze względu na swój kształt. Im większa powierzchnia, tym więcej cząstek powietrza uderzy i większy opór odczuwany przez ciało.
Ze względu na oddzielenie warstwy granicznej w przypadku kulistego ciała, za ciałem powstaje ślad pod niskim ciśnieniem.
Rower
Opór aerodynamiczny jest rzeczywiście główną siłą oporu w kolarstwie, każdy rowerzysta musi pokonać opór wiatru. Opór ciśnieniowy odgrywa ważną rolę w jeździe na rowerze, głównie powodowany przez cząsteczki powietrza spychane razem na powierzchniach skierowanych do przodu i bardziej rozmieszczone na powierzchniach tylnych, tworząc ogromną różnicę ciśnień między przednimi i tylnymi końcami.
Każdy rowerzysta, który kiedykolwiek pedałował przy silnym wietrze do przodu, wie o odporności na wiatr. To jest wyczerpujące! Aby ruszyć do przodu, rowerzysta musi przecisnąć się przez masę powietrza przed sobą.
Pływacy
Różne formy sił oporu, takie jak tarcie, ciśnienie i opór fal, nieustannie oddziałują na pływaka, gdy ten schodzi do basenu, aż do ostatecznego dotknięcia ściany. Opór tarcia powstaje w wyniku ocierania się cząsteczek wody o ciało pływaka, gładsze ciało pływaka w pewnym stopniu zmniejsza tarcie.
Podczas pływania z większą prędkością następuje wzrost ciśnienia w okolicy czołowej (głowa pływaka), tworząc różnicę ciśnień między dwoma końcami ciała pływaka. Ta różnica ciśnienia generuje turbulencje za ciałem pływaka, ta dodatkowa siła oporu to opór ciśnieniowy.
Opór fal występuje w wyniku zanurzenia ciała pływaka w wodzie i częściowo poza wodą. Cała siła oporu fali jest generowana z głowy i ramion ciała pływaka.
Cylindryczny korpus
Korpus cylindryczny jest przykładem korpusu blefowego, co oznacza, że ze względu na jego kształt powstaje duży opór ciśnienia. Ciało blefowe to ciało, którego powierzchnia nie jest wyrównana z liniami opływowymi, gdy jest umieszczona w strumieniu powietrza lub cieczy.
Cylinder oferuje mniejszy opór pod względem oporu tarcia, ale oferuje duży opór ciśnienia ze względu na tworzenie się wirów po przejściu ciała przez duży obszar kilwateru.
Poruszający się samochód
W przypadku jadącego samochodu siła oporu jest równa i działa w kierunku przeciwnym do siły, jaką silnik wytwarza na kołach pojazdu. Z powodu tych dwóch równych i przeciwstawnych sił działających na samochód, wypadkowa siła wypadowa wynosi zero, a samochód może utrzymać stałą prędkość.
Jeśli wyzerujemy siłę wytwarzaną przez silnik, utrzymując samochód przez chwilę w pozycji neutralnej, to na samochód działa tylko siła oporu. W tym stanie siła netto jest dostępna w samochodzie i samochód zwalnia.
Opór ciśnieniowy pochodzi z ruchów wirowych, które powstają w płynie w wyniku przejścia ciała. Opór jest związany z tworzeniem się śladu w strumieniu.
Ciężarówka z płaską powierzchnią czołową doświadcza większego oporu powietrza niż samochód sportowy o opływowym nadwoziu.
Płat o dużym kącie natarcia
Przepływ, w którym występuje zwiększone ciśnienie, nazywany jest przepływem o niekorzystnym gradiencie ciśnienia. Po spełnieniu tego warunku dostatecznie daleko warstwa graniczna oddziela się od powierzchni i tworzy wiry i wiry za ciałem. W rezultacie opór ciśnienia wzrasta (ze względu na ogromną różnicę ciśnień między dwoma końcami), a siła nośna maleje.
W przypadku płata o większym kącie natarcia, niekorzystny gradient ciśnienia w górnej tylnej części powoduje oddzielny przepływ. Z powodu tej separacji zwiększa się wielkość śladu i następuje utrata ciśnienia z powodu tworzenia się wirów. W rezultacie zwiększa się opór ciśnienia.
Przy wyższym kącie natarcia duża część przepływu powyżej górnej części płata może zostać oddzielona, w tym momencie opór ciśnienia jest wyższy niż opór lepkości.
Poruszająca się ciężarówka
W przypadku ciężarówki użytkowej opór ciśnieniowy lub opór kształtowy jest dość wysoki ze względu na większą powierzchnię przekroju czołowego. Na wytwarzany opór nacisku duży wpływ ma kształt i rozmiar obiektu.
Korpusy o większym przedstawionym przekroju doświadczają większego oporu niż cieńsze lub opływowe obiekty.
Opór ciśnienia wynika z równania oporu, które wzrasta wraz z kwadratem prędkości, a zatem odgrywa wielką rolę w pojazdach o dużej prędkości.
Osiągi i efektywność paliwowa pojazdu zależą od dwóch sił aerodynamicznych, oporu ciśnieniowego i oporu tarcia poszycia. Zawsze staramy się kształtować sylwetkę z mniejszym oporem.
Spadochroniarz spadający z nieba
Kiedy skoczek spadochronowy wyskakuje z samolotu, na jego ciało działa zarówno opór powietrza, jak i opór oraz siła grawitacji. Siła grawitacji pozostaje stała, ale opór powietrza wzrasta wraz ze wzrostem prędkości ziemskiej.
Siłę cząstek powietrza uderzających w ciało można zmienić, zmieniając jego pozycję ciała (powierzchnia przekroju poprzecznego ciała). Zmienia to prędkość skoczka w kierunku ziemi.
Siłę oporu (oporu) doświadczaną przez ciało można przedstawić za pomocą następującego wzoru:
gdzie D jest współczynnikiem oporu,
p jest gęstością ośrodka, w tym przypadku powietrza,
A jest polem przekroju obiektu, a
v jest prędkością obiektu.
Łódź płynąca po wodzie
Gdy łódź przepływa przez płynny ośrodek ruchu wirującego za ciałem, co powoduje opór ciśnieniowy. Ten opór jest związany z formowaniem się kilwateru, które można zaobserwować za przepływającą łodzią.
W porównaniu do oporu tarcia, opór ciśnienia jest mniej wrażliwy na liczbę Reynoldsa. Opór ciśnienia jest ważny dla oddzielnych przepływów.
Tę siłę oporu można zaobserwować w postaci kilwateru widocznego za przepływającą łodzią.
Kawałek cegły
Kawałek cegły ze względu na swoją sztywną strukturę przypominającą bryłę doświadcza dużego oporu ciśnieniowego, gdy porusza się w płynie.
Dla ciała blefowego dominującym źródłem oporu jest opór nacisku i zawsze zależy on od pola przekroju.
Jestem Sangeeta Das. Ukończyłem studia magisterskie z inżynierii mechanicznej ze specjalizacją w silnikach spalinowych i samochodach. Mam około dziesięcioletnie doświadczenie w przemyśle i środowisku akademickim. Moje zainteresowania obejmują silniki spalinowe, aerodynamikę i mechanikę płynów. Możesz mnie znaleść w
Witam Cię, Drogi Czytelniku,
Jesteśmy małym zespołem w Techiescience, ciężko pracującym wśród dużych graczy. Jeśli podoba Ci się to, co widzisz, udostępnij nasze treści w mediach społecznościowych. Twoje wsparcie robi wielką różnicę. Dziękuję!