9+ 壓力阻力示例:詳細事實

在本文中,我們將討論不同的壓力阻力示例。 壓力阻力取決於主體的橫截面積而不是暴露的表面積。

壓力阻力的例子在我們的日常生活中很常見。 壓力阻力的發生是由於物體前端的壓力增加而物體在通過流體時後端的壓力降低。

下面列出了不同的壓力阻力示例:

  1. 在空氣中移動的球形物體
  2. 一輛自行車
  3. 游泳者
  4. 圓柱體
  5. 一輛移動的車
  6. 具有大迎角的機翼或機翼
  7. 一輛移動的卡車
  8. 一名跳傘運動員從天而降
  9. 一艘在水中行駛的船
  10. 一塊磚

壓力阻力也由流體介質通過的靜止物體引起。 流線型減少了壓力阻力。

在空氣中移動的球形物體

由於其形狀,球形物體在通過流體時會受到高壓阻力。 表面積越大,撞擊的空氣顆粒就越多,身體承受的阻力就越大。

由於在球體的情況下邊界層分離,在球體後面形成低壓尾流。

壓力拖動示例
施加在特定形狀上的風阻; 圖片來源: 維基百科

一輛自行車

空氣阻力確實是騎行中的一大阻力,每個騎行者都必須克服風阻。 壓力阻力在自行車運動中起著重要作用,主要是由於空氣顆粒在前表面上相互推擠在一起,而在後表面上間隔更大,從而在前端和後端之間產生巨大的壓力差。

每個曾經踩過強風的自行車手都知道風阻。 真累! 為了前進,騎自行車的人必須穿過他面前的大量空氣。

騎自行車的人; 圖片來源: 維基百科

游泳者

不同形式的阻力,如摩擦力、壓力和波浪阻力,不斷地作用在游泳者身上,因為他從水池中走下來,最後接觸到牆壁。 摩擦阻力是由於水分子與游泳者的身體摩擦而產生的,游泳者的身體更光滑會在一定程度上減少摩擦。

在以較高速度游泳時,前額區域(游泳者的頭部)的壓力會增加,從而在游泳者身體的兩端之間產生壓力差。 這種壓力差會在游泳者的身體後面產生湍流,這種額外的阻力就是壓力阻力。

波浪阻力是由於游泳者的身體浸入水中並部分脫離水而產生的。 所有的波浪阻力都來自游泳者身體的頭部和肩部。

游泳者; 圖片來源: Unsplash

圓柱體

圓柱體是鈍體的一個例子,這意味著由於其形狀會產生高壓阻力。 鈍體是在空氣或液體中放置時其表面不與流線對齊的物體。

圓柱體在摩擦阻力方面提供的阻力較小,但由於在物體移動通過較大的尾流區域後形成渦流,因此提供了較大的壓力阻力。 

一輛移動的車

在移動汽車的情況下,阻力的大小與發動機在車輛車輪上產生的力的大小相等,並且作用方向相反。 由於這兩個相等且相反的力作用在汽車上,淨合力變為零,汽車可以保持恆定的速度。

如果我們通過將汽車保持在中立位置一段時間來使發動機產生的力為零,那麼只有阻力作用在汽車上。 在這種情況下,淨力作用在汽車上,汽車減速。

壓力阻力來自物體通過時在流體中產生的渦流運動。 阻力與流動中尾流的形成有關。

與流線型車身的跑車相比,具有平坦正面區域的卡車具有更高的空氣阻力。

一輛移動的汽車; 圖片來源: 維基百科

具有大迎角的機翼

壓力增加的流動稱為逆壓力梯度流動。 在遵循此條件後,邊界層與表面分離足夠遠,並在身體後面產生渦流和漩渦。 結果壓力阻力增加(由於兩端之間的巨大壓力差)和升力減少。

在具有更高攻角的機翼的情況下,頂部後部的逆壓梯度會產生分離流。 由於這種分離,尾流尺寸增加,並且由於渦流形成而發生壓力損失。 結果壓力阻力增加。

在更高的攻角下,翼型頂部上方的大部分氣流可能被分離,此時壓力阻力高於粘性阻力。

氣流以大迎角從機翼分離; 圖片來源: 維基百科

一輛移動的卡車

在商用卡車的情況下,由於較大的正面橫截面積,壓力阻力或形狀阻力相當高。 產生的壓力阻力受物體形狀和大小的影響很大。

具有較大橫截面的物體比較薄或流線型物體的阻力更大。

壓力阻力遵循阻力方程,它隨著速度的平方而增加,因此對高速車輛起著很大的作用。

車輛的性能和燃油效率取決於兩個空氣動力壓力阻力和皮膚摩擦阻力。 總是努力塑造一個阻力較小的身體。

卡車; 圖片來源: 維基百科

一名跳傘運動員從天而降

當一名跳傘運動員從飛機上跳下時,空氣阻力或阻力和重力都會作用在他的身體上。 重力保持不變,但空氣阻力隨著地面速度的增加而增加。

空氣粒子撞擊身體的力量可以通過改變他的身體位置(身體的橫截面積)來改變。 這會改變跳傘運動員對地球的速度。

身體受到的阻力(阻力)力可以用以下公式表示:

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

其中 D 是阻力係數,

p 是介質的密度,在這種情況下是空氣,

 A 是物體的橫截面積,並且

 v 是物體的速度。

跳傘運動員; 圖片來源: 維基百科

一艘在水中行駛的船

當船通過設置在船體後面的流體介質時,渦流運動會產生壓力阻力。 這種阻力與尾流形成有關,可以在經過的船後面觀察到。

與摩擦阻力相比,壓力阻力對雷諾數的敏感性較低。 壓力阻力對於分離流很重要。

這種阻力可以通過在經過的船後面看到的尾流形式觀察到。

船後的尾流編隊; 圖片來源: Unsplash

一塊磚

由於其鈍體狀結構,一塊磚在通過流體時會受到高壓阻力。

對於鈍體阻力的主要來源是壓力阻力,並且始終取決於橫截面積。

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