11+ قوة السحب مثال: حقائق مفصلة


في هذه المقالة ، سنناقش أمثلة مختلفة لقوى السحب مع رؤى تفصيلية. قوى السحب هي قوى ميكانيكية تتولد نتيجة تفاعل الجسم الصلب مع السوائل المحيطة به.

أمثلة قوة السحب شائعة جدًا وغالبًا ما تُرى في الطبيعة على أنها القوة التي تعمل عكس الحركة النسبية لأي جسم متحرك. عندما يتحرك الجسم عبر الهواء ، تسمى هذه القوة المقاومة بالسحب الديناميكي الهوائي وإذا كان وسيط السفر هو الماء ، فإنه يُعرف باسم السحب الهيدروديناميكي.

أمثلة قوة السحب مذكورة أدناه

قارب يسافر في الماء

تنتج القوى المؤثرة على القارب عن حركة الهواء التي تتفاعل مع القارب وتنتج قوة دافعة للإبحار في الماء. تعتمد القوى المؤثرة على القارب على سرعة الرياح واتجاهها بالإضافة إلى سرعة واتجاه المركب.

تعمل أربع قوى على القارب: وزنه ، وقوة الطفو (قوة التلامس مع الماء التي تدفع القارب لأعلى) ، وقوة الريح الأمامية ، وسحب الماء للخلف.

تُعطى قوة السحب D التي يتعرض لها الجسم أثناء السفر عبر السائل من خلال ،

[اللاتكس] D = \ frac {1} {2} C \ rho Av ^ {2} [/ اللاتكس]

أين:

C هو معامل السحب ، وتتراوح القيم النموذجية من 0.4 إلى 1.0 لسوائل مختلفة (مثل الهواء والماء)

ρ هي كثافة السائل الذي يتحرك الجسم من خلاله

v هي سرعة الجسم بالنسبة للسائل

A هي مساحة المقطع العرضي من الجسم بشكل عمودي على اتجاه التدفق.

مثال قوة السحب
قارب شراعي رصيد الصورة: ويكيبيديا

طائرة تحلق في السماء

تتيح النتيجة المجمعة للقوى الأربع ، السحب والدفع والرفع والوزن ، تحليق طائرة في السماء.

 وزن الطائرة يسحبها نحو مركز الأرض ، للتغلب على قوة السحب هذه ، يلزم رفع كافٍ في الاتجاه التصاعدي. ينتج الرفع عن الاختلافات في ضغط الهواء فوق أجنحة الطائرة وفوقها. ينتج محرك الطائرة دفعًا في اتجاه حركة الطائرة التي يتم موازنتها بواسطة قوة السحب التي تعمل عكس اتجاه الحركة.

عندما تطير طائرة بشكل مستقيم ومستوي بسرعة ثابتة ، فإن الرفع الذي تنتجه يوازن وزنها ، والدفع الذي تنتجه يوازن سحبها. ومع ذلك ، يتغير ميزان القوى هذا مع صعود وهبوط الطائرة ، حيث تتسارع وتبطئ ، وعندما تنعطف.

القوات التي تعمل على متن طائرة في رحلة طولية ثابتة المستوى ؛ حقوق الصورة: ويكيبيديا

طائر يطير في السماء

يعد رفرفة الأجنحة عن طريق الطيور إحدى طرق الدفع الشائعة المتوفرة في الطبيعة.

في حالة الطائر ، يمكن اعتبار قوة الرفع الناتجة عن رفرفة الأجنحة كقوة عمودية تدعم وزن جسم الطائر (أي سحب الجاذبية لأسفل). يعتبر السحب هنا القوة الأفقية التي تعارض الدفع. الدفع هو القوة التي تحرك الجسم في الاتجاه الأمامي ، وبالنسبة للطائر فإن الثقة توفرها عضلات الطائر.

يحدث السحب بسبب مقاومة الهواء ويعمل في الاتجاه المعاكس للحركة ، ويعتمد السحب الناتج على شكل الجسم وكثافة الهواء وسرعة حركة ذلك الجسم. يمكن للدفع إما التغلب على قوة السحب أو إبطالها.

أثناء الطيران الأمامي ، يولد جسم الطائر مقاومة تميل إلى إبطاء سرعته. من خلال رفرفة جناحيها ، أو عن طريق تحويل الطاقة الكامنة إلى عمل في حالة الانزلاق ، ينتج الطائر كلاً من قوة الرفع والدفع لموازنة قوة الجاذبية والسحب

القوات التي تعمل على الجناح. رصيد الصورة: ويكيبيديا

سيارة متحركة

في حالة تحرك السيارة ، يكون مقدار قوة السحب متساويًا ويعمل في الاتجاه المعاكس للقوة التي يخلقها المحرك عند عجلات السيارة. بسبب هاتين القوتين المتساويتين والمتعاكستين اللتين تؤثران على السيارة ، يصبح صافي القوة الناتجة صفرًا ويمكن للسيارة الحفاظ على سرعة ثابتة.

إذا جعلنا القوة الناتجة عن المحرك صفرًا من خلال إبقاء السيارة في وضع محايد لفترة من الوقت ، فإن قوة السحب فقط تؤثر على السيارة. في هذه الحالة ، تتوفر القوة الكلية للسيارة وتتباطأ السيارة.

ركوب الدراجة الهوائية أو الدراجة الهوائية

السحب الديناميكي الهوائي هو بالفعل قوة مقاومة رئيسية في ركوب الدراجات ، يجب على كل راكب دراجة أن يتغلب على مقاومة الرياح. يلعب سحب الضغط دورًا رئيسيًا في ركوب الدراجات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى اندفاع جزيئات الهواء معًا على الأسطح المواجهة الأمامية وأكثر تباعدًا على الأسطح الخلفية

يعرف كل راكب دراجة قام بالدواسة في رياح معاكسة شديدة بمقاومة الرياح. انها مرهقة! من أجل المضي قدمًا ، يجب على الدراج أن يدفع كتلة الهواء أمامه.

دراجة هوائية

تعتبر كل من الدراجات والدراجات النارية مركبات ذات مسار واحد ، وبالتالي فإن حركتها لها العديد من السمات الأساسية المشتركة. إذا اعتبرنا راكب الدراجة النارية والدراجة نظامًا واحدًا ، فإن القوى الخارجية المؤثرة هي: قوة السحب ، وقوة الجاذبية ، والقصور الذاتي ، وقوة الاحتكاك من الأرض ، والقوى الداخلية بسبب الفارس.

ديناميات راكب الدراجة النارية. حقوق الصورة: ويكيبيديا

مظلة

تعتمد قوة السحب على المظلة على حجم المظلة ، فأكبر المظلة الأعلى ستكون قوة السحب المؤثرة عليها.

القوتان المؤثرتان على المظلة هما قوة السحب أو مقاومة الهواء وقوة الجاذبية. تعمل قوة السحب في الاتجاه المعاكس لقوة الجاذبية وتبطئ المظلة كلما سقطت.

المظلة. حقوق الصورة: ويكيبيديا

قافز مظلي يسقط في السماء

عندما يقفز لاعب القفز بالمظلات من الطائرة ، تؤثر مقاومة الهواء أو السحب وقوة الجاذبية على جسده. تظل قوة الجاذبية ثابتة ولكن مقاومة الهواء تزداد مع زيادة سرعة الأرض.

يمكن تغيير قوة جسيمات الهواء التي تضرب الجسم عن طريق تغيير موضع جسمه (منطقة المقطع العرضي للجسم). هذا يغير سرعة اللاعب نحو الأرض.

يمكن تمثيل قوة السحب (المقاومة) التي يختبرها الجسم بالصيغة التالية:

[اللاتكس] R = 0.5 \ times D \ times p \ times A \ times v ^ {2} [/ latex]

حيث D هو معامل السحب ،

p هي كثافة الوسط ، في هذه الحالة الهواء ،

 A هي مساحة المقطع العرضي للكائن ، و

 v هي سرعة الجسم.

القفز بالمظلات؛ حقوق الصورة: ويكيبيديا

حركة سهام وطبق فريسبي

يتأثر مسار السهم بثلاث قوى: أ) قوة التسارع من القوس نحو الهدف ، ب) قوة التسارع نحو الأرض بسبب قوة الجاذبية ، ج) قوة التباطؤ بسبب السحب الديناميكي الهوائي على السهم.

تعمل قوة وتر القوس على تسريع السهم من القوس حتى يصل السهم إلى سرعة الإطلاق ، وتبطئ قوة السحب سرعته بينما يتحرك السهم في الهواء. أخيرًا ، تعيد قوة الجاذبية السهم إلى سطح الأرض.

تؤدي القوى الكبيرة إلى التسارع ولكن من الصعب جدًا تسريع أو إبطاء الكتل الثقيلة. لذلك ، يترك السهم الأخف القوس بسرعة أكبر ويفقد السرعة بشكل أسرع أثناء الرحلة.

وفاز بالمركز الثاني  

عندما يركض المتسابقون في "الريح" التي يواجهونها في الدفع ضدهم فهي في الواقع قوة السحب. في حالة العداء أو السباح ، تعمل قوة السحب دائمًا ضد الحركة ، في محاولة لإبطاء حركتها. للتغلب على السحب ، يجب أن يتحرك العداء بسرعة لجعل الجري للأمام. بمعنى آخر ، يجب أن ينتج الجسم المزيد من الدفع.

السباحين

تعمل أشكال مختلفة من قوى السحب مثل الاحتكاك والضغط وسحب الموجة باستمرار على السباح أثناء نزوله في البركة حتى اللمسة الأخيرة على الحائط. يحدث السحب الاحتكاكى نتيجة احتكاك جزيئات الماء بجسم السباح ، حيث يقلل الجسم الأكثر سلاسة للسباح الاحتكاك إلى حد ما.

أثناء السباحة بسرعة أعلى ، هناك زيادة في الضغط في المنطقة الأمامية (رأس السباح) مما يخلق فرقًا في الضغط بين طرفي جسم السباح. هذا الاختلاف في يولد الضغط اضطرابًا خلف جسم السباح ، وهذه القوة الإضافية هي مقاومة الضغط.

يحدث السحب الموجي نتيجة غمر جسم السباح في الماء وجزء منه خارج الماء. يتم إنشاء كل قوة سحب الموجة من جزء الرأس والكتف من جسم السباح.

حركة الكرات

عندما تتحرك الكرة في الهواء ، فإن السحب سوف يقاوم حركة الكرة أثناء طيرانها ، وسيقلل من مداها وارتفاعها ، في نفس الوقت الرياح المتقاطعة سوف يصرفها عن مسارها الأصلي. يتم النظر في كلا التأثيرين من قبل اللاعبين في رياضات مثل الجولف.

تتبع الكرة المرتدة عمومًا حركة المقذوفات ، والقوى المختلفة التي تؤثر على الكرة هي قوة السحب ، وقوة الجاذبية ، وقوة ماغنوس بسبب دوران الكرة وقوة الطفو ، يجب مراعاة جميع القوى لتحليل حركة الكرة.

بشكل عام ، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على حجم قوة السحب بما في ذلك شكل الكرة وحجمها ، ومربع سرعة الجسم ، وظروف الهواء ؛ على وجه الخصوص ، كثافة ولزوجة الهواء. من الصعب تحديد مقدار قوة السحب لأنه يعتمد على تفاصيل كيفية تفاعل التدفق مع سطح الكائن. بالنسبة لكرة القدم ، يكون هذا صعبًا بشكل خاص لأنه يتم استخدام الغرز لتثبيت الكرة معًا.

كذاب الكرة حقوق الصورة: ويكيبيديا

سانجيتا داس

أنا سانجيتا داس. لقد أكملت درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية مع التخصص في محرك IC والسيارات. لدي حوالي عشر سنوات من الخبرة في الصناعة والأوساط الأكاديمية. يشمل مجال اهتمامي محركات IC والديناميكا الهوائية وميكانيكا السوائل. يمكنك التواصل معي على https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

آخر المقالات