Odluka.
Da biste riješili problem, razmotrite tijelo fizičkog sustava - gravitacijsko polje zemlje. Tijelo će se smatrati materijalnom točkom, a gravitacijsko polje zemlje je homogeno. Odabrani fizički sustav je otključan, jer Dok se tijelo pomiče s zrakom.
Ako ne uzima u obzir silu izbacivanja na tijelu s zračne strane, promjena u ukupnoj mehaničkoj energiji sustava jednaka je radu sile otpornosti na zraku, tj.Δ e \u003d a c.
Zero razina potencijalne energije birat će na površini Zemlje. Jedina vanjska sila u odnosu na sustav "Tijelo - Zemlja" je snaga zraka otpora, usmjerena okomito prema gore. Početni energetski sustavE 1, konačan e 2.
Rad otporaA.
Jer Kut između sile otpora i pokreta je 180 °, a zatim je kosinus -1, takoA \u003d - f c h. Izjednačavamo A.
Obilježeni fizički sustav koji se razmatra može se opisati i korekcijom kinetičke energije sustava interakcijskih objekata između sebe, prema kojima je promjena kinetičke energije sustava jednaka radu izvodi vanjske i unutarnje sile tijekom prijelaza iz početnog stanja u finalu. Ako ne uzimate u obzir snagu guranja koja djeluje na tijelo sa strane zraka, a unutarnja je snaga gravitacije. StogaΔ e k \u003d a 1 + a 2, gdje je 1 \u003d mgh - Rad gravitacije,2 \u003d f c hcos 180 ° \u003d - f c h - rad otpora;Δ e \u003d e 2 - e 1.
Ovo je kreativni zadatak za magistarsku klasu na računalnoj znanosti za školske djece s FEFU.
Svrha zadatka je saznati kako će se put tijela promijeniti ako će se uzeti u obzir otpor zraka. Također je potrebno odgovoriti na pitanje hoće li raspon leta i dalje postići maksimalnu vrijednost pod kutom od 45 ° ako se uzima u obzir otpor zraka.
Odjeljak "Analitičko istraživanje" opisuje teoriju. Ovaj odjeljak može se preskočiti, ali mora biti uglavnom razumljivo za vas, jer b okoostatak toga smo prošli u školi.
Odjeljak "Numerička studija" sadrži opis algoritma koji treba implementirati na računalu. Algoritam je jednostavan i kratak, pa se svi moraju nositi.
Analitička studija
Uvodimo pravokutni koordinatni sustav kao što je prikazano na slici. U početnom trenutku tjelesne mase m. Na početku koordinata. Vektor ubrzanja slobodnog kap je usmjeren okomito i ima koordinate (0, - g.).- Vektorska početna brzina. Pauk iz ovog vektora po bazi:
, Ovdje, gdje - modul vektora brzine je lijevani kut. Pišemo Newtonov drugi zakon :.
Ubrzanje u svakom trenutku je (instant) brzina promjene brzine, to jest, derivat brzine vremena :.
Prema tome, drugi Newton Zakon može se prepisati u sljedećem obliku:
, gdje su rezultirajuće sve sile koje djeluju na tijelo.
Budući da je tijelo gravitacije i moć otpora zraka na tijelo, 
.
Razmotrit ćemo tri slučaja:
1) Snaga otpora zraka je 0 :.
2) Sila otpora zraka je suprotno usmjerena vektorom brzine, a njegova je vrijednost proporcionalna brzini: 
.
3) Sila otpora zraka je suprotno usmjerena vektorom brzine, a njegova je vrijednost proporcionalna kvadratnom trgu: 
.
U početku, razmislite o prvom slučaju.
U ovom slučaju 
, ili . 
Iz toga slijedi to 
(Istovjetan stav).
Kao ( r. - Vektor radijusa), zatim 
.
Odavde 
.
Ova formula vam nije samo poznato formula zakona kretanja tijela s ravnotežnim pokretom.
Od tada 
.
S obzirom na to 
Dobivamo skalaralnu jednakost od posljednje vektorske jednakosti:
Analiziramo dobivene formule.
Pronaći vrijeme za lettijelo. Praznina y. na nulu, dobiti
Iz ove formule slijedi da se maksimalni raspon leta postiže.
Sada naći jednadžba traktora tijela, Za ovaj izričaj t. kroz x.
I zamijenite primljeni izraz za t. u jednakosti za y..
Primljena funkcija y.(x.) - kvadratna funkcija, njegov raspored je parabola, čije se grane usmjerene prema dolje.
O kretanju tijela, napuštenim pod kutom do horizonta (isključujući otpor zraka), opisan je u ovom videu.
Sada razmotrite drugi slučaj: .
Drugi zakon stječe pogled 
,
Odavde 
.
Ova jednakost pišemo u skalarni oblik:
Dobili smo dvije linearne diferencijalne jednadžbe.
Prva jednadžba ima rješenje
Što se može provjeriti zamjenom ove funkcije za jednadžbu v x iu početnom stanju 
.
Ovdje e \u003d 2,718281828459 ... - broj EULERA.
Druga jednadžba ima rješenje
Kao 
,
, U prisutnosti otpornosti zraka, kretanje tijela nastoji ujednačiti, za razliku od slučaja 1, kada je brzina na neodređeno vrijeme.
U sljedećem videozapisu, kaže se da se padobran prvi kreće ubrzano, a zatim počinje pomicati ravnomjerno (čak i prije otkrivanja padobrana).
Pronađite izraze za x. i y..
Kao x.(0) = 0, y.(0) \u003d 0, zatim
Otišli smo razmotriti slučaj 3 kada
.Newtonov drugi zakon ima obrazac
, ili 
.U skalarnom obliku, ova jednadžba izgleda:
to sustav nelinearnih diferencijalnih jednadžbi, Ovaj se sustav ne može izričito riješiti, tako da se mora primijeniti numerička simulacija.
Numerička studija
U prethodnom odjeljku, vidjeli smo da se u prva dva slučaja zakon tijela kretanja može dobiti eksplicitno. Međutim, u trećem slučaju potrebno je numerički riješiti problem. Uz pomoć numeričkih metoda, dobivamo samo približno rješenje, ali mi ćemo u potpunosti odgovarati i malo točnosti. (Broj π ili kvadratni korijen od 2, usput, ne može se snimljen apsolutno ostvaren, tako da kada izračunavanje neke vrste određenog broja brojeva uzima, i to je dovoljno.)Razmotrit ćemo drugi slučaj kada je sila otpora zraka određena formulom , Napomenuti da k. \u003d 0 Dobivamo prvi slučaj.
Brzina tijela 
Obrezi sljedeće jednadžbe:
Na lijevim dijelovima tih jednadžbi bilježe se komponente ubrzanja. 
.
Sjetite se da je ubrzanje (trenutna) brzina promjena brzine, to jest, izvedena iz brzine vremena.
U desnim dijelovima jednadžbi bilježe se komponente brzine. Dakle, te jednadžbe pokazuju kako su promjene brzine povezane s brzinom.
Pokušajmo pronaći rješenja za te jednadžbe s numeričkim metodama. Da biste to učinili, uvodimo se na vremenskoj osi grid: Odaberite broj i razmislite o trenutcima vrste :.
Naš zadatak je približno izračunati vrijednosti. 
U mrežnim čvorovima.
Zamijeniti u jednadžbama ubrzanja ( trenutačna brzinapromjene brzine) na srednja brzinapromjene brzine, s obzirom na kretanje tijela u vremenskom intervalu:
Sada ćemo zamijeniti aproksimacije dobivene u naše jednadžbe.
Dobivene formule omogućuju nam izračunavanje vrijednosti funkcija U sljedećem mrežnom čvoru, ako su vrijednosti ovih funkcija poznate u prethodnom mrežnom čvoru.
Koristeći opisanu metodu, možemo dobiti tablicu približnih vrijednosti komponente brzine.
Kako pronaći zakon kretanja tijela, tj. Tablica približnih koordinatnih vrijednosti x.(t.), y.(t.)? Slično tome!
Imati
Vrijednost vX [j] jednaka je vrijednosti funkcije, jer su ostali nizovi slični.
Sada ostaje napisati petlju, u koju ćemo izračunati VX kroz već izračunatu vrijednost VX [J], a s drugim nizovima isti. Ciklus će biti j. od 1 do N..
Ne zaboravite inicijalizirati početne vrijednosti VX, vy, x, y po formulama, x. 0 = 0, y. 0 = 0.
U Pascalu i C za izračunavanje sinusa i kosine, postoje funkcije grijeha (x), cos (x). Imajte na umu da ove funkcije poduzimaju argument u radijanima.
Morate izgraditi raspored kretanja tijela s k. \u003d 0 I. k. \u003e 0 i usporedite dobivenu grafiku. Grafovi mogu biti izgrađeni u Excelu.
Imajte na umu da su izračunate formule tako jednostavne da Excel sami mogu koristiti za izračune, a čak ni ne koristite programski jezik.
Međutim, u budućnosti ćete morati riješiti zadatak u mačaka, u kojima trebate izračunati vrijeme i raspon leta tijela, gdje bez programiranja, ne činite.
Imajte na umu da možete tester Vaš program i provjerite grafikone usporedbom rezultata izračuna kada k. \u003d 0 s točnim formulama navedenim u odjeljku "Analitička istraživanja".
Eksperimentirajte s vašim programom. Pazite kada nema otpornosti na zraku ( k. \u003d 0) Maksimalni raspon leta pri fiksnoj početnoj brzini postiže se pod kutom od 45 °.
I uzimajući u obzir otpor zraka? Koji je postignut maksimalni raspon leta?
Slika prikazuje trajektorije tijela na vlan 0 \u003d 10 m / s, α \u003d 45 °, g. \u003d 9,8 m / s 2, m. \u003d 1 kg, k. \u003d 0 i 1, dobiveni koristeći numeričko modeliranje na δ. t. = 0,01.
Možete se upoznati s prekrasnim radom od 10 razreda iz grada Troitka, predstavljeni na početku znanstvene konferencije u 2011. godini. Rad je posvećen modeliranju kretanja teniske lopte, napuštenom pod kutom do horizonta (uzimajući u obzir otpor zraka). Nanesite i numeričku simulaciju i eksperiment Nutrihea.
Dakle, ovaj kreativni zadatak omogućuje vam da se upoznate s metodama matematičkog i numeričkog modeliranja, koji se aktivno koriste u praksi, ali malo se proučava u školi. Na primjer, ove metode su korištene u provedbi atomskih i prostora projekata u SSSR-u sredinom XX. Stoljeća.
Sve komponente otpornosti na zraku teško je odrediti analitički. Stoga je u praksi korištena empirijska formula, koja ima raspon brzine kretanja karakterističnog za pravi automobil, sljedeći oblik:
gdje iz h. - veličina slobodna koeficijent klimatizacijeovisno o obliku tijela; ρ b - gustoća zraka ρ b \u003d 1,202 ... 1,225 kg / m3; ALI - područje MIDDEEV dijela (područje unakrsne projekcije) automobila, m2; Vlan - Brzina vozila, m / s.
Literatura se sastaje koeficijent otpornosti zraka k. u :
F. u = k. u ALIVlan 2 gdje k. u \u003d S. h. ρ u /2 , Koeficijent otpornosti zraka, Na 2 / m 4.
…i faktor zarobljavanjap: u : p: u = k. u · Ali.
Ako umjesto toga iz h. spustiti iz z , Dobivam aerodinamičnu dizanje.
MIDDEEV područje odjeljka za automobile:
A \u003d 0,9 · u maks · N.,
gdje U Max je najveća rijeka automobila, m; N. - Visina automobila, m.
Sila se primjenjuje u meticentu, trenutke se stvaraju.
Brzina otpornosti protoka zraka, uzimajući u obzir vjetar:
gdje je β kut između smjera automobila i kretanja vjetra.
IZ h. Neki automobili
|
VAZ 2101 ... 07 |
Opel astra sedan. | |||
|
VAZ 2108 ... 15 | ||||
|
Land Rover Free Lander | ||||
|
VAZ 2102 ... 04 | ||||
|
VAZ 2121 ... 214 | ||||
|
kamion | ||||
|
kamion s prikolica |
Uspon otpora
F. p = G. ali grijeh. α.
U cestovnoj praksi, veličina nagiba obično se procjenjuje vrijednost podizanja ceste ceste, dodijeljena veličini horizontalne projekcije ceste, tj. tangentni kut i označava i., izražavajući vrijednost dobivenu u postocima. S relativno malom veličinom nagiba, dopuštena u izračunatim formulama u određivanju sile otpora za uporabu grijeh. α. i iznos i. u relativnim vrijednostima. S velikim vrijednostima nagiba zamjene grijeh. α vrijednost tangenta ( i./100) neprihvatljivo.
Moć overclocking otpora
Kada se automobil ubrza, postoji overclocking prenosive mase automobila i ubrzanje rotirajućih masa koji povećavaju otpornost ubrzanja. Ovo povećanje može se uzeti u obzir u izračunima, ako pretpostavimo da se masa automobila ispravno kreće, ali za korištenje neke ekvivalentne mase m. e, nešto veći m. A (u klasičnoj mehanici izraženo je KNIG jednadžbom)
Koristimo N.E. metodu. Zhukovsky, izjednačava kinetičku energiju postupno kreće ekvivalentne mase količine energije:
,
gdje J. d. - trenutak inercije motora zamašnjaka i srodnih dijelova, N · c 2 · m (kg · m2); ω. d. - Unutarnu brzinu motora, RAD / S; J. do -Moma inercija jednog kotača.
Kao ω k \u003d Vlan ali / r. k. , ω d. = Vlan ali · i. kp · i. o. / r. k. , r. k. = r. k. 0 ,
da dobivamo 
.
Trenutak inercijeJ. Prommisije automobila, kg · m 2
|
Automobil |
Zamašnjak s radilice J. d. |
Robovi kotači (2 kotača s kočnica bubnjeve), J. k1. |
Pogonski kotači (2 kotača s kočionim bubnjavima i polu-osi) J. k2. |
Zamijenit ćemo: m. e. = m. ali · δ,
Ako automobil nije u potpunosti učitan: 
.
Ako se automobil valja: δ \u003d 1 + δ 2
Ubrzanje automobila otpora (inercija): F. i = m. e. · Ali ali = δ · m. ali · Ali ali .
U prvoj aproksimaciji možete uzeti: δ = 1,04+0,04 i. kp 2
Cestovni operativni kapacitet, potrošen na prevladavanje otpora, vrlo je velika (vidi sl.). Na primjer, za održavanje jedinstvenog pokreta (190 km / c.) Četiri vrata limuzina, težine 1670 kg, Srednji trg 2.05 m 2., S x \u003d 0,45 potrebno oko 120 ptica Snaga, sa 75% snage provedenom na aerodinamičkom otporu. Kapaciteti utrošeni na prevladavanje aerodinamičkog i cestovnog otpora približno su približno pri brzini od 90 km / h, a u ukupnom iznosu do 20 - 25 ptica.
Napomena na slici : solidna linija - aerodinamički otpor; Isprekidana linija - otpor valjanja.
Snaga otpornosti na zraku R w. Određeno trenjem u zračnim slojevima uz površinu automobila, kompresija zraka pomoću pokretnog stroja, vakuumom s automobilom i stvaranjem vrtloga u zračnim slojevima zraka u zraku. Na veličinu aerodinamičkog otpora automobila utječe broj i drugi čimbenici, od kojih je glavni oblik. Kao pojednostavljeni primjer učinka oblika vozila na njegov aerodinamički otpor, ilustrira u dijagramu ispod.
Smjer kretanja automobila
Značajan dio ukupne snage otpora zraka je vjetrobran, koji ovisi o frontalnom području (najveće područje presjek automobil).
Da bi se utvrdila čvrstoća upozorenja otpornosti na zraku:
R w. = 0,5 · S x · ρ · f · v n ,
gdje s H. - koeficijent karakterizira oblik tijela i aerodinamičke kvalitete stroja ( koeficijent aerodinamičkog otpora);
F. - frontalno područje automobila (područje projekcije na ravnini, okomito na uzdužnu os), m 2.;
Vlan - brzina stroja, m / s.;
N. - Indikator (za prave brzine, automobili se uzimaju jednake 2).
ρ - gustoća zraka:
, kg / m 3,
gdje ρ 0 = 1,189 kg / m 3 , p 0. = 0,1 Mpa, T 0. = 293DO - gustoća, tlak i temperatura zraka na normalni uvjeti;
ρ , r, T. - Gustoća, tlak i temperatura zraka u izračunanim uvjetima.
Prilikom izračunavanja frontalnog područja F. Automobili sa standardnim tijelom određeni su približnom formulom:
F. = 0,8U g n g,
gdje U g- ukupna širina automobila, m.;
N G. - ukupna visina automobila, m..
Za autobuse i kamione s tijelom u obliku kombi ili tente:
F. = 0,9U g n g.
Za uvjete automobila, gustoća zraka malo se mijenja ( ρ = 1,24…1,26 kg / m 3). Zamjena posla ( 0,5 · S x · ρ), kroz w.Dobit ćemo:
R w. = na w · f · v 2 ,
gdje w.– koeficijent streamine; Po definiciji, to je specifična sila u N.potrebno za brzinu 1 m / s. U zračnom tijelu ovog oblika s frontalnim područjem 1 m. 2:
, N · c 2 / m 4.
Sastav ( na w · fBiti faktor otpora zrakaili Faktor ohrabrujućegkarakterizirajući veličinu i oblik automobila u odnosu na svojstva racionalizacije (njezine aerodinamičke kvalitete).
Prosječne vrijednosti koeficijenata s H., k i frontalna područja F. za različiti tipovi Automobil je prikazan u tablici. 2.1.
Tablica 2.1.
Parametri koji karakteriziraju aerodinamične kvalitete automobila:
Poznate vrijednosti aerodinamičkih koeficijenata c X. i k i ukupno područje poprečnog presjeka F.za neke serijske automobile (prema proizvođačima) prikazani su u tablici. 2.1.- ali.
Tablica 2.1-a.
Aerodinamički koeficijenti i frontalno područje automobila:
| № | Automobil | s H. | w. | F. |
| Vaz-2121 | 0,56 | 0,35 | 1,8 | |
| Vaz-2110 | 0,334 | 0,208 | 2,04 | |
| M-2141 | 0,38 | 0,24 | 1,89 | |
| Gaz-2410. | 0,34 | 0,3 | 2,28 | |
| Gaz-3105 | 0,32 | 0,22 | 2,1 | |
| Gaz-3110. | 0,56 | 0,348 | 2,28 | |
| Gaz-3111 | 0,453 | 0,282 | 2,3 | |
| "Oka" | 0,409 | 0,255 | 1,69 | |
| UAZ-360 (JEEP) | 0,527 | 0,328 | 3,31 | |
| Gaz-3302 na brodu | 0,59 | 0,37 | 3,6 | |
| Gaz-3302 kombi | 0,54 | 0,34 | 5,0 | |
| Zil-130 na brodu | 0,87 | 0,54 | 5,05 | |
| Kamaz-5320 na brodu | 0,728 | 0,453 | 6,0 | |
| Kamaz-5320 tenda | 0,68 | 0,43 | 7,6 | |
| Maz-500a tenda | 0,72 | 0,45 | 8,5 | |
| Maz-5336 tenda | 0,79 | 0,52 | 8,3 | |
| Zil-4331 tenda | 0,66 | 0,41 | 7,5 | |
| Zil-5301 | 0,642 | 0,34 | 5,8 | |
| URAL-4320 (vojni) | 0,836 | 0,52 | 5,6 | |
| Kraz (vojni) | 0,551 | 0,343 | 8,5 | |
| Liaz autobus (grad) | 0,816 | 0,508 | 7,3 | |
| Paz-3205 Autobus (grad) | 0,70 | 0,436 | 6,8 | |
| Ikarus autobus (grad) | 0,794 | 0,494 | 7,5 | |
| Mercedes-e. | 0,322 | 0,2 | 2,28 | |
| Mercedes-a (kombi) | 0,332 | 0,206 | 2,31 | |
| Mercedes -ml. (Džip) | 0,438 | 0,27 | 2,77 | |
| Audi A-2 | 0,313 | 0,195 | 2,21 | |
| Audi A-3 | 0,329 | 0,205 | 2,12 | |
| Audi s 3. | 0,336 | 0,209 | 2,12 | |
| Audi A-4 | 0,319 | 0,199 | 2,1 | |
| BMW 525i | 0,289 | 0,18 | 2,1 | |
| BMW- 3. | 0,293 | 0,182 | 2,19 | |
| Citroen X Sara. | 0,332 | 0,207 | 2,02 | |
| DAF 95 prikolica | 0,626 | 0,39 | 8,5 | |
| Ferrari 360. | 0,364 | 0,227 | 1,99 | |
| Ferrari 550. | 0,313 | 0,195 | 2,11 | |
| Fiat Punto 60. | 0,341 | 0,21 | 2,09 | |
| Ford pratnju | 0,362 | 0,225 | 2,11 | |
| Ford Mondeo. | 0,352 | 0,219 | 2,66 | |
| Honda Civic | 0,355 | 0,221 | 2,16 | |
| Jaguar S. | 0,385 | 0,24 | 2,24 | |
| Jaguar XK. | 0,418 | 0,26 | 2,01 | |
| Jeep Cherokes. | 0,475 | 0,296 | 2,48 | |
| McLaren F1 sport | 0,319 | 0,198 | 1,80 | |
| Mazda 626. | 0,322 | 0,20 | 2,08 | |
| Mitsubishi Colt. | 0,337 | 0,21 | 2,02 | |
| Mitsubishi Space Star | 0,341 | 0,212 | 2,28 | |
| Nissan Almera. | 0,38 | 0,236 | 1,99 | |
| Nissan Maxima. | 0,351 | 0,218 | 2,18 | |
| Opel astra | 0,34 | 0,21 | 2,06 | |
| Peugeot 206. | 0,339 | 0,21 | 2,01 | |
| Peugeot 307. | 0,326 | 0,203 | 2,22 | |
| Peugeot 607. | 0,311 | 0,19 | 2,28 | |
| Porsche 911 | 0,332 | 0,206 | 1,95 | |
| Renault Clio. | 0,349 | 0,217 | 1,98 | |
| Renault Laguna. | 0,318 | 0,198 | 2,14 | |
| Škoda Felicia. | 0,339 | 0,21 | 2,1 | |
| Subaru impreza. | 0,371 | 0,23 | 2,12 | |
| Suzuki Alto. | 0,384 | 0,239 | 1,8 | |
| Toyota Corolla | 0,327 | 0,20 | 2,08 | |
| Toyota Avensis | 0,327 | 0,203 | 2,08 | |
| Vw lupo. | 0,316 | 0,197 | 2,02 | |
| Vw Beetl. | 0,387 | 0,24 | 2,2 | |
| VW Bora. | 0,328 | 0,204 | 2,14 | |
| Volvo s 40. | 0,348 | 0,217 | 2,06 | |
| Volvo s 60. | 0,321 | 0,20 | 2,19 | |
| Volvo s 80. | 0,325 | 0,203 | 2,26 | |
| Volvo B12 autobus (turist) | 0,493 | 0,307 | 8,2 | |
| Man Frh422 autobus (grad) | 0,511 | 0,318 | 8,0 | |
| Mercedes 0404 (Inter grada) | 0,50 | 0,311 | 10,0 |
Bilješka: C X., N · C2 / m · kg; W., N · c 2 / m 4- aerodinamički koeficijenti;
F., m 2.- frontalno područje automobila.
Za automobile koji imaju velike brzine, moć R w. ima dominantnu vrijednost. Otpornost zračnog medija određena je relativnom brzinom automobila i zraka, dakle, kada se utvrdi, treba razmotriti učinak vjetra.
Primjenska točka dobivene sile otpora zraka R w. (Sailing centar) leži u poprečnoj (frontalnoj) ravnini simetrije vozila. Visina mjesta ovog centra preko površine potpore ceste h W. Ima značajan utjecaj na otpor automobila kada se kreće s velikim brzinama.
Povećati R w.može dovesti do uzdužnog trenutka prevrtanja R w.· h W. To će istovariti prednje kotače stroja da će potonji izgubiti kontroliju zbog lošeg kontakta s driven kotačima s cestom. Bočni vjetar može uzrokovati kretanje automobila, što će biti sve vjerojatnije, što je više središte Sailba.
Jesti između donjeg dijela automobila i skupog zraka stvara dodatnu otpornost na kretanje zbog učinka intenzivnog stvaranja vrtloga. Da bi se smanjila tog otpora, poželjno je prednjem dijelu automobila priložiti konfiguraciju koja bi spriječila nadolazeći zrak u svoj donji dio.
U usporedbi s koeficijentom otpora zraka s jednim automobilom s obična prikolica Iznad 20 ... 30%, a sa stolom za sedlo - oko 10%. Antena, ogledalo vanjski pogled, deblo preko krova, dodatna prednja svjetla i drugi izbočeni dijelovi ili otvoreni prozori povećavaju otpor zraka.
Brzinom vozila do 40 km / c. sila R w. Manje otpor na valjanje P f. na asfaltnoj cesti. Pri brzinama preko 100 km / c. Sila otpornosti na zraku je glavna komponenta vađenja automobila.
Kamione Imajte loše pojednostavljene oblike s oštrim kutovima i velikim brojem zvučnika. Smanjiti R w.Kamioni su instalirani iznad kabine kabine i drugih uređaja.
Podizanje aerodinamičke sile, Izgled podiznog aerodinamičkog sile posljedica je protoka tlaka zraka na automobilu odozdo i odozgo (analogijom podiznog sile zrakoplova). Prevladavanje tlaka zraka iz dna iznad tlaka odozgo je zbog činjenice da je brzina strujanja zraka koji teče oko automobila od dna je mnogo manji nego odozgo. Vrijednost podiznog aerodinamičkog sile ne prelazi 1,5% težine samog automobila. Na primjer, za osobni automobil Gaz-3102 "Volga" podizanje aerodinamičke sile pri brzini od 100 km / c. To je oko 1,3% vlastite težine automobila.
Sportski automobiliPremještanje s velikim brzinama, pričvrstite takav oblik na kojem se sila podizanja usmjerena prema dolje, što pritisne automobil na cestu. Ponekad s istom svrhom, takvi automobili su opremljeni posebnim aerodinamičkim zrakoplovima.
Odluka.
Da biste riješili problem, razmotrite tijelo fizičkog sustava - gravitacijsko polje zemlje. Tijelo će se smatrati materijalnom točkom, a gravitacijsko polje zemlje je homogeno. Odabrani fizički sustav je otključan, jer Dok se tijelo pomiče s zrakom.
Ako ne uzima u obzir silu izbacivanja na tijelu s zračne strane, promjena u ukupnoj mehaničkoj energiji sustava jednaka je radu sile otpornosti na zraku, tj.Δ e \u003d a c.
Zero razina potencijalne energije birat će na površini Zemlje. Jedina vanjska sila u odnosu na sustav "Tijelo - Zemlja" je snaga zraka otpora, usmjerena okomito prema gore. Početni energetski sustavE 1, konačan e 2.
Rad otporaA.
Jer Kut između sile otpora i pokreta je 180 °, a zatim je kosinus -1, takoA \u003d - f c h. Izjednačavamo A.
Obilježeni fizički sustav koji se razmatra može se opisati i korekcijom kinetičke energije sustava interakcijskih objekata između sebe, prema kojima je promjena kinetičke energije sustava jednaka radu izvodi vanjske i unutarnje sile tijekom prijelaza iz početnog stanja u finalu. Ako ne uzimate u obzir snagu guranja koja djeluje na tijelo sa strane zraka, a unutarnja je snaga gravitacije. StogaΔ e k \u003d a 1 + a 2, gdje je 1 \u003d mgh - Rad gravitacije,2 \u003d f c hcos 180 ° \u003d - f c h - rad otpora;Δ e \u003d e 2 - e 1.
