Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1275) Odpor vzduchu
09. 10. 2002
Dotaz: 1.Zajímalo by mě, jestli existuje vzorec na výpočet odporu vzduchu (o kolik
vzduch v metrech za sekundu předmět zbrzdí) letícího tělesa, když znám jeho
váhu, tvar, rychlost a dráhu letu. Také by mě zajímalo, jestli to jde
spočítat i když předmět rotuje a to jak po podélné ose tak i po příčné s tím,
že znám rychlost rotace kolem vlastní osy. 2.Také bych rád věděl, jaký je
vzorec na výpočet balistické křivky a jestli mi k jeho výpočtu stačí váha a
rychlost tělesa. (Vašek)
Odpověď: Pro běžné rychlosti je možné pro odporovou sílu brát
Newtonův zákon odporu 0,5. C.S.r.v2. C je
odporový součinitel daný tvarem a orientací rychlosti vůči
tekutině. Např. pro dutou polokouli oblou částí vpřed cca
0,4, pro dutou částí dopředu 1,4. r je hustota tekutiny,
v rychlost, S příčný průřez.
Vzorcem pro výpočet balistické křivky Vám neposloužím, ale
můžete tu křivku přibližně spočítat pomocí obyčejné
kalkulačky, např. pro kulatý brok o poloměru 1 mm,
vystřelený ze vzduchovky šikmo vzhůru pod úhlem 30°
rychlostí 200 m/s: počáteční dopředná vodorovná
rychlost je 200. cos (30), počáteční svislá
rychlost vzhůru je 200. sin (30), první setinu sekundy se
na gravitaci a odpor vzduchu vykašleme. Pro druhou setinu to už
bude težší. Za 0,01 sekundy gravitace rychlost ve svislém
směru sundá o 10 m/s. 0,01 s a odpor vzduchu o (1/hmotnost
broku).( 0,5.0,37.p . 0,0012).1,2.2002).0,01.sin(30)
a ve vodorovném směru se rychlost zmenší obdobně, jen místo
sinu tam bude cosinus. Tak budeme mít nové složky rychlosti,
jejich výslednice (Pythagorovou větou) dá novou výslednou
rychlost, nový směr taky lze snadno spočítat např. tangentou
a celý kolotoč znova upakujeme. Po každé setine ovšem
spočítáme i novou polohu, pro setinu sekundy lze pohyb
považovat za rovnoměrný a polohu počítat vynásobením
rychlostí tou setinou a přidat k předcházející poloze. S
kalkulačkou by to byla dřina, ale umíte-li programovat alespoň
v basiku nebo pracovat s Excelem, tak to poběží samo.
Dotaz: Jaký je vzorec pro výpočet ustálené rychlosti padajícího tělesa volným pádem? (Iva Hyťhová)
Odpověď: Tíhová
síla mínus vztlak = brzdící síla (Stokesova nebo Newtonova)
mg - V r g = 6
p e r v ( e je
dynamická viskozita tekutiny, r polomer kulicky, když padá
koule, v ustalená rychlost. Když padá teleso jiného tvaru,
tak je místo r konstanta, která závisí i na orientaci telesa
pri letu. V r g je vztlaková síla. Tento vztah je
použitelný pri malých rychlostech s laminárním
obtékáním. Pro bežné rychlosti je možné pro odporovou
sílu brát Newtonuv zákon odporu 0,5. C.S.r.v2.
C je opet odporový soucinitel daný tvarem a orientací
rychlosti vuci tekutine. Napr. pro dutou polokouli oblou
cástí vpred cca 0,4 pro dutou cástí dopredu 1,4. ro je
hustota tekutiny, v ustalená rychlost mg - V r g =
0,5. C.S .r.v2
Dotaz: Pokud budu mít dvounápravý vagón v převýšeném oblouku koleje (tzn. že vnější kolejnice bude výše než vnitřní), a tuhost vypružení připadající na jednu nápravu bude "2*k" (tzn."4*k" na celý vůz). Jakým momentem proti naklápění budou působit tyto pružiny, jsou-li od sebe příčně vzdáleny na vzdálenosti "a"? "2*k*a*deformace vypružení" nebo pouze "k*a*deformace vypružení"? Jde mi o to, zda vnější pružiny zachycují náklon skříně a proč, nebo se pouze odlehčují a mají pouze funkci nosnou. (ondra)
Odpověď: Každá zatáčka je spočítaná tak, aby při průjezdu určitou rychlostí bylo převýšení vnější koleje oproti vnitřní takové, aby vagóny tlačily při průjezdu zatáčkou na obě koleje kolmo, tj. stejně. Pojede-li vlak větší rychlostí budou víc zatíženy vnější péra, při průjezdu menší rychlostí obráceně vnitřní péra. V obou těchto případech péra zhorší sklon vagónu oproti optimu. (MR - 7.10.2002)
Uvažujte jako by byl vůz jednonápravový (asi jako kára- dvoukolák), to, co vám pak vyjde, prostě vydělte dvěma a budete mít situaci na každé ze dvou skutečných náprav. Nakreslete si obrázek řezu kolejnicemi a vozem kolmo ke směru pohybu, a to v zatáčce, tedy s převýšenou vnější kolejnicí. Proveďte rozklad tíhy F (působící v těžišti) na dvě síly Fi a Fě působící na vnitřní a vnější kolejnici. (Jejich součet je F, jejich výsledný moment vůči těžišti musí být nulový.) Ten je jednoznačný, jde o lineární rovnice. Tuhost vypružení vám dá, o kolik se vůz posune směrem dolů, ale řekl bych, že tato změna situace (momentu vůči těžišti) je zanedbatelná. Další síla působící z hlediska vozu je odstředivá; i tu si rozložte a i tento rozklad je ze stejného důvodu jednoznačný. Rozdíl sil působících na kolejnice vektorově vynásobený polohovým vektorem jedné kolejnice vůči druhé (v průřezu) pak můžete interpretovat jako onen otáčející moment. (JO - 8.10.2002)
Dotaz: Je možné pozorovat otáčení Země Foucaltovým kyvadlem o délce závěsu 9 m a kyvem 2,5 m ?
Jakou hmotnost musí mít kyvadlo ? (Vladimír Čtvrtlík)
Odpověď: Délka kyvadla, velikost rozkyvu a hmotnost závaží není rozhodující. Jde jen o to, aby nebylo zmenšování amplitudy kmitu příliš velké a hlavně, aby byly minimalizovány vnější vlivy (průvan, otřesy atd.) V posluchárně v Tróji nám to chodí slušně s kyvadlem asi sedmimetrovým. Rozkyv děláme asi 1 m tak, že přepálíme nit, která drží kyvadlo vychýlené. Hmotnost na závěsu je asi 5 kg. Registrace stáčení je laserovým ukazovátkem v ose závaží. Přesné údaje Vám sdělí ing. Caletka tel. 2 2191 2156.
Dotaz: Začal jsem se potýkat s takovou primitivní záležitostí, jako je zákon zachování hybnosti a energie. Konkrétně u rakety! Podle zákona zachování hybnosti se její rychlost rovná v(rakety)=v(zplodin)*m(zplodin)/m(rakety) . To je samozřejmé. Ale vezmeme-li rychlost rakety ze ZZ energie (kinetické), tam vyjde, že v(rakety)=v(zplodin)*sqrt(m(zplodin)/m(rakety)) ! To je dost podstatný rozdíl. My jsme ve škole vždy počítali příklady s tím, že lze počítat rychlost či jinou veličinu podle obou ZZ (příklady týkající se rázů), ale většinou jsme používali oba! Proč se v tomto případě výsledky liší? (Dave)
Odpověď: Zákon zachování hybnosti pri prvním vyplivnutí zplodin bude
správne: v(rakety)=m(zplodin).v(zplodin)/[m(rakety)-m(zplodin)]
zákon zachování hynosti vyžaduje jen nevmešování
vnejších sil a platí i pri vkladu energie zevnitr. Zákon
zachování energie ale v tomto prípade zní úplne jinak:
Energie získaná spálením paliva = kinetická energie rakety +
potenciální energie rakety (obojí bez vyplivnuté porce
paliva) + totéž pro plivanec paliva. Mechanická energie se
nezachovává. Vaše druhá rovnice je zcela nesprávná, o
energii se obe telesa bratrsky nepodelí.
