В’язке тертя і опір середовища

Сила опору при русі у в’язкому середовищі

На відміну від сухого в’язке тертя характерно тим, що сила в’язкого тертя звертається в нуль одночасно зі швидкістю. Тому, як би не була мала зовнішня сила, вона може повідомити відносну швидкість верствам в’язкої середовища.

Слід мати на увазі, що, крім власне сил тертя, при русі тіл в рідкому або газоподібному середовищі виникають так звані сили опору середовища, які можуть бути значно більшими, ніж сили тертя.

Правила поведінки рідини і газу щодо тертя не розрізняються. Тому все сказане нижче відноситься в рівній мірі і до рідин, і до газів.

Сила опору, що виникає при русі тіла у в’язкому середовищі має певні властивості:

  • відсутня сила тертя спокою – наприклад, людина може зрушити з місця плаваючий багатотонний корабель, просто потягнувши за канат;
  • сила опору залежить від форми тіла, що рухається – корпус підводного човна, літака або ракети має обтічну сигароподібну форму — для зменшення сили опору, навпаки, при русі напівсферичного тіла увігнутою стороною вперед сила опору дуже велика (приклад — парашут);
  • абсолютна величина сили опору істотно залежить від швидкості.

Сила в’язкого тертя

Викладемо закономірності, яким підкоряються сили тертя і опору середовища спільно, причому умовно будемо називати сумарну силу силою тертя. Коротко ці закономірності зводяться до наступного – величина сили тертя залежить:

  • від форми і розмірів тіла;
  • стану його поверхні;
  • швидкості по відношенню до середовища і від властивості середовища, званого в’язкістю.

При великих швидкостях лінійний закон переходить в квадратичний тобто сила тертя починає рости пропорційно квадрату швидкості.

Наприклад, при падінні в повітрі залежність сили опору від квадрата швидкості має місце вже при швидкостях близько декількох метрів в секунду.

Величина коефіцієнтів їх можна назвати коефіцієнтами тертя) в сильному ступені залежить від форми, і розмірів тіла, стану його поверхні і від вузьких властивостей середовища. Наприклад, для гліцерину вони виявляються набагато більшими, ніж для води. Так, парашутист при затяжному стрибку не набирає швидкість безмежно, а з певного моменту починає падати з усталеною швидкістю, при якій сила опору стає дорівнює силі тяжіння.

Значення швидкості, при якій закон (1) переходить в (2), виявляється залежним від тих же причин.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Суть закону Архімеда