Odpor prostředí

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

'''Odpor prostředí''' je soubor všech [[síla|sil]], kterými [[plyn]] nebo [[kapalina]] působí proti pohybu [[těleso|těles]] v něm. Odpor je způsoben [[tření]]m, které vzniká při kontaktu tělesa a prostředí. Protože pohyb je [[relativita pohybu|relativní]], je jedno, jestli se těleso pohybuje v nehybném plynu nebo kapalině, nebo jestli je těleso v klidu a kolem něj [[proudění|proudí]] plyn nebo kapalina (v takovém případě se často hovoří o '''obtékání těles'''). Rozhodující je ''relativní'' [[Rychlost (mechanika)|rychlost]] mezi tělesem a [[tekutina|tekutinou]]. Síly, které v důsledku tření působí proti pohybu tělesa, se označují jako '''odporové síly'''. Odporová síla působí vždy proti směru relativního pohybu, tzn. těleso pohybující se v nehybné tekutině je [[zpomalení|zpomalováno]], zatímco nehybné těleso v pohybující se tekutině je tekutinou strháváno. Např. Odpor prostředí (odpor vzduchu) na Zemi způsobuje "rychlejší pád" těžších předmětů. Všechna tělesa však padají stejnou rychlostí, přitahována gravitační sílou, což můžeme dokázat situací v prostředí bez odporu prostředí (např. náš měsíc), kde těžší i lehčí těleso dopadnou na povrch Měsíce ve stejnou chvíli, jsou-li upuštěny ze stejné výšky a ve stejnou dobu. ==d'Alembertův paradox== Lze dokázat, že při obtékání libovolného tělesa [[ideální tekutina|ideální tekutinou]] nebo při pohybu tělesa v [[klid (fyzika)|klidné]] ideální tekutině nepůsobí na těleso odporová síla. Sledujeme-li např. pohyb [[koule]] v ideální tekutině, zjistíme, že [[proudová čára|proudové čáry]] jsou kolem tělesa rozloženy symetricky. Na zadní straně tělesa jsou [[proudnice]] stejně uspořádány jako na přední straně tělesa. Na základě této symetrie lze dokázat, že na těleso působí zepředu i zezadu stejná [[tlaková síla]] a [[výslednice sil|výslednice]] působících sil je [[nula|nulová]]. Závěr, že na těleso pohybující se ideální tekutinou nepůsobí odporová síla, je platný nejen prou kouli, ale pro těleso libovolného tvaru. Tento [[paradox|paradoxní]] teoretický jev bývá nazýván '''d'Alembertův paradox''' ('''d'Alembertovo paradoxon'''). == Velikost odporové síly == Při pohybu tělesa ve [[viskozní kapalina|viskozní kapalině]] klade [[proudění|proudící]] kapalina odpor proti pohybu tělesa. Při nízkých [[Rychlost (mechanika)|rychlostech]] je odporová síla považována za přímo úměrnou rychlosti pohybu. Při vyšších rychlostech obvykle odporovou sílu považujeme za úměrnou druhé mocnině rychlosti. Příkladem může být pomalý pohyb koule v nekonečném prostředí. Pokud můžeme proudění kolem koule považovat za [[laminární proudění|laminární]], tzn. při nevelkých rychlostech, pak platí '''Stokesův vzorec''' pro odporovou sílu :<math>F = 6\pi\eta rv \,</math>, kde <math>\eta</math> je [[dynamická viskozita]], <math>r</math> označuje [[poloměr]] pohybující se [[koule]] a <math>v</math> je rychlost pohybu koule. Zobecněním na libovolný tvar pohybujícího se tělesa získá tento vzorec tvar :<math>F = k\eta lv \,</math>, kde <math>k</math> je konstanta úměrnosti, <math>\eta</math> je [[dynamická viskozita]], <math>l</math> je [[charakteristický rozměr]] tělesa a <math>v</math> je rychlost pohybu. Jiným příkladem může být pohyb čtvercové desky vyšší rychlostí, která je orientovaná [[kolmost|kolmo]] na směr pohybu. Tato deska před sebou musí odsouvat tekutinu, která ji brání v pohybu. Pokud má deska [[obsah|plochu]] <math>S</math> a pohybuje se rychlostí <math>v</math> tekutinou o [[hustota|hustotě]] <math>\rho</math>, pak za [[čas|časovou]] jednotku bude deskou odtlačena tekutina o [[hmotnost]]i <math>Sv\rho</math>. [[Práce (fyzika)|Práce]] za časovou jednotku, která je nutná k překonání odporové síly, musí být rovna [[kinetická energie|kinetické energii]] tekutiny, která byla pohybem desky uvedena do pohybu, tzn. <math>Fv = \frac{1}{2}Sv\rho v^2</math> odkud pro odporovou sílu dostaneme :<math>F = \frac{1}{2}S\rho v^2</math> Tento vztah bývá nazýván '''[[Isaac Newton|Newtonovým]] zákonem odporu'''. Zobecnění na těleso libovolného tvaru se provádí zavedením ''[[součinitel odporu|součinitele odporu]]'' <math>C_x</math>, který zohledňuje tvar a kvalitu povrchu tělesa. Předchozí vztah pak zapisujeme ve tvaru :<math>F = C_x\frac{1}{2} \rho v^2S</math> Pohybuje-li se tekutinou nesymetrické těleso, vzniká kromě odporu působícího proti pohybu také [[síla]], která působí [[kolmost|kolmo]] na směr pohybu. Taková síla se označuje jako ''[[dynamický vztlak]]''. Vliv [[stlačitelnost|stlačitelnosti]] se výrazněji projevuje teprve při vyšších rychlostech a to především tak, že dochází ke zvětšování [[tlak|tlakových]] rozdílů kolem obtékaného profilu. ==Machovo číslo== {{viz též|Machovo číslo}} Ve [[stlačitelná kapalina|stlačitelné]] neviskozní kapalině má při srovnávání [[teorie podobnosti|podobnosti]] dvou [[proudění]] podobnou úlohu jako [[Reynoldsovo číslo]] (u [[viskozní kapalina|viskozních kapalin]]) tzv. ''[[Machovo číslo]]''. Podle velikosti Machova čísla dělíme [[proudění]] (resp. obtékání) na * '''podzvukové (subsonické)''' pro <math>M<1</math> * '''zvukové (sonické)''' pro <math>M=1</math> * '''nadzvukové (supersonické)''' pro <math>M>1</math> Proudění s Machovým číslem blízkým jedné bývá nazýváno '''transsonické'''. nepůsobí odporová síla je platný nejen prou kouli, ale pro těleso libovolného tvaru. Tento [[paradox|paradoxní]] teoretický jev bývá nazýván '''d'Alembertův paradox''' ('''d'Alembertovo paradoxon'''). == Související články == * [[Aerodynamický vztlak]] * [[Magnusův jev]] {{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Mechanika tekutin]]

Návrat na stránku „Odpor prostředí“.