Краткая теория. Движение тел при наличии

Движение тел при наличии

Аэродинамических сил

Сопротивления

Выполнили:

студенты группы Ф–14

Кукобникова В.В.,

Лобан А.А.

Цель работы: изучить характер вращательного движения при наличии аэродинамических сил сопротивления, построить графики зависимости пройденного пути от времени, определить коэффициент момента лобового сопротивления пластины, определить момент инерции системы.

Принадлежности: установка, грузы, секундомер.

Краткая теория

При движении тела в жидкости или в газе оно испытывает сопротивление, которое в частности зависит от относительной скорости тела и частиц среды.

Сила, с которой среда действует на тело, в общем случае направлена под некоторым углом к направлению движения. Составляющую этой силы, имеющей направление средней скорости потока, называют лобовым сопротивлением. Составляющую, перпендикулярную к скорости потока, называют подъемной силой.

Лобовое сопротивление складывается из сопротивления вязкости и сопротивления давления. При числе Рейнольдса меньше критического преобладает сопротивление вязкости:

(1)

где - коэффициент внутреннего трения среды; - относительная скорость тела; - плотность среды; - характерный линейный размер тела (в случае шара - его диаметр).

При движении тела относительно среды вблизи поверхности его возникает градиент скорости частиц среды и в соответствии с законом Ньютона появляются силы внутреннего трения:

(2)

где - коэффициент вязкости; - площадь соприкасающихся слоев среды; - градиент скорости частиц среды.

При малых скоростях относительно движения для тела, ось симметрии которого совпадает с направлением скорости, распределения скоростей и давлений на тело симметрично. Результирующая давления равна нулю и сопротивление движению оказывают силы внутреннего трения (вязкости).

Картина обтекания тела резко меняется при возрастании скорости относительно движения. В пограничном слое возрастает градиент скоростей частиц среды, увеличивается торможение частиц вблизи поверхности тела, что ведет к срыву поверхностного слоя и к вихреобразованию. Вследствие вихреобразования в области расположенной сзади тела, давление понижено по сравнению с давлением в остальных частях среды. Перед телом возникает область повышенного давления. Число Рейнольдса, в таких условиях, больше критического для данной формы тела и данной среды.

Дата добавления: 2015-08-10