Формула нахождения силы сопротивления

Формула нахождения силы сопротивления

При движении электромобиля (автомобиля) на скоростях, превышающих скорость пешехода, заметное влияние оказывает сила сопротивления воздуха. Для расчета силы сопротивления воздуха используют следующую эмпирическую формулу:

Fвозд. – сила сопротивления воздуха, Н
Cx – коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости) , Н*с2/(м*кг) . Cx определяется эксперементально для каждого кузова.
ρ – плотность воздуха (1,29кг/м3 при нормальных условиях)
S – лобовая площадь электромобиля (автомобиля) , м2. S является площадью проекции кузова на плоскость, перпендикулярную продольной оси.
ν – скорость электромобиля (автомобиля) , км/ч

Для расчета разгонных характеристик электромобиля (автомобиля) следует учитывать силу сопротивления разгону (силу инерции) . Причем, нужно учитывать не только инерцию самого электромобиля, но и влияние момента инерции вращающихся масс внутри электромобиля (ротор, коробка передач, кардан, колеса) . Далее приведена формула расчета силы сопротивления разгону:

Fин. – сила сопротивления разгону, Н
m – масса электромобиля, кг
a – ускорение электромобиля, м/с2
σвр – коэффициент учета вращающихся масс

Приблизительно коэффициент учета вращающихся масс σвр можно рассчитать по формуле:

Где uкп – передаточное число коробки передач

Осталось описать силу сцепления колес с дорогой. Однако, данная сила в дальнейших расчетах малоприменима, поэтому пока оставим ее на-потом.

И вот, мы уже имеем представление об основных силах, действующих на электромобиль (автомобиль) . Знание этого теоретического вопроса вскоре сподвигнет нас на изучение следующего вопроса – вопроса расчета характеристик электромобиля, необходимых для обоснованного выбора двигателя, аккумуляторной батареи и контроллера.

Читайте также: Электромобиль (автомобиль) – расчет параметров двигателя

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007.

Данная страница создана с помощью Smart HTML Editor

Сила сопротивления определяеться по формуле Ньютона
F=B*v^2,
где В — некоторый коэфициент, для каждого тела (зависит от формы, материала, качества поверхности — гладкаяч, шероховатая) , погодных условий (давления и влажности) и т. п. Она применима только при скоростях до 60-100 м/с — и то с большими оговорками (опять же от условий сильно зависит) .
Более точно можно определить по формуле
F=Bn*v^n
, где Bn — в принципе тот же коэффициент B, но он зависит от скорости, как и показатель степени n (n=2(приближенно) при скорости тела в атмосфере меньше М/2 и и больше 2..3М, при этих параметрах Bn практически постоянная величина) .
Здесь М — число Маха — если просто — равное скорости звука в воздухе — 315 м/с.
Ну а вообще — самый эффективный метод — эксперимент.

Читайте также:  Что значит амолед дисплей

Было бы дольше информации — сказал бы больше.

При совершенно любом движении будет фиксироваться появление между поверхностями тел или в среде, где оно осуществляется, сил сопротивления. Второе свойственное им название – силы трения.

Силы сопротивления могут быть зависимыми от разновидностей трущихся поверхностей, реакций опоры тела, а также его скорости, при условии движения тела в вязкой среде (к примеру, в воздухе или воде).

Расчет сил сопротивления

С целью определения сил сопротивления потребуется применение третьего закона Ньютона. Такая величина, как сила сопротивления, будет численно равной силе, которую потребуется приложить с целью равномерного движения предмета по горизонтальной ровной поверхности. Это становится возможным с помощью динамометра.

Таким образом, искомая величина оказывается прямо пропорциональной массе тела. Стоит при этом учитывать во внимание, что для более точного подсчета потребуется выбрать $u$ коэффициент, зависимый от материала изготовления опоры. Также принимается во внимание материал изготовления самого предмета исследования. При расчете применяется постоянная $g$, чье значение 9,8 $м/с^2$.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

В условиях движения тела на высоте, на него влияет сила трения воздуха, зависимая от скорости перемещения предмета. Искомую величину определяют на основании такой формулы (подходящей исключительно для тел с передвижением с небольшой скоростью):

  • $v$ – скорость движения предмета,
  • $a$ – коэффициент сопротивления среды.

Разновидности сил сопротивления

Существуют такие разновидности сил сопротивления:

  1. Сила сопротивления качению $P_f$, зависимая от таких факторов, как: разновидности и состояния опорной поверхности, скорости движения, давления воздуха и пр. Коэффициент сопротивления качению $f$ зависеть при этом состояния и типа опорной поверхности. С повышением температуры и давления, указанный коэффициент уменьшается.
  2. Сила сопротивления воздуха (лобовое сопротивление) $Р_в$ возникает за счет разницы давлений. Данный показатель окажется тем выше, чем большим будет вихреобразование как в передней, так и в задней части объекта движения. Величина вихреобразования будет зависеть от формы движущихся тел.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Читайте также:  Как узнать какого поколения видеокарта intel

Наиболее значимым будет воздействие на сопротивление движению передней части. Так, при создании закругления в передней и задней части плоскостенной фигуры, сопротивление возможно уменьшить на 72 %. Сила лобового сопротивления $Р_<вл>$ определяется по такой формуле:

  • $с_х$– коэффициент лобового сопротивления (обтекаемости);
  • $p$- плотность воздуха;
  • $F_в$ –площадь лобового сопротивления (миделевого сечения) определяется по формуле

Сила сопротивления воздуха ориентирована в направлении, противоположном вектору скорости объекта движения (например, автомобиля). Обычно она рассматривается как сконцентрированная сила, приложенная в отношении точки (центра парусности объекта), не совпадающей при этом с центром массы исследуемого объекта.

Сила сопротивления разгону поступательно движущейся массы объекта, согласно второму закону Ньютона, определяется таким образом:

  • $m$– масса автомобиля;
  • $frac
    $ — ускорение центра масс.

Силы сопротивления при больших скоростях

В случае, когда мы имеем дело с малыми скоростями, сопротивление будет зависеть от:

  • вязкости жидкости;
  • скорости движения;
  • линейных размеров тела.

Рассмотрим действие законов трения при больших скоростях. Так, к воздуху и в особенности, к воде законы вязкого трения будут мало применимыми. Даже при наличии таких скоростей, как 1 см/с, они будут пригодными исключительно в отношении тел крошечных размеров (в миллиметрах).

Сопротивление, которое испытывает ныряющий в воду пловец, ни в коей мере не будет подчиняться действию закона вязкого трения.

При медленном движении жидкость станет плавно обтекать предмет движения. При этом сила сопротивления, которую он будет преодолевать, и окажется силой вязкого трения.

В условиях большой скорости, позади движущегося объекта возникнет уже более сложное движение жидкости. В жидкости начнут то появляться, то исчезать разные струйки, формируя при этом необычные по форме фигуры, вихри, кольца. Таким образом, картина струек будет подвержена постоянным изменениям. Возникновение подобного движения получило название турбулентного.

Турбулентное сопротивление будет зависимым от скорости и размеров предмета не так, как при вязком. Так, оно окажется пропорциональным квадратам скорости и линейных размеров. Вязкость жидкости при подобном движении перестает иметь решающее значение, а определяющим свойством выступает ее плотность. Таким образом, для силы $F$ турбулентного сопротивления справедлива формула:

  • $v$– скорость движения,
  • $L$– линейные размеры предмета,
  • $p$ – плотность среды.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

При реальных физических движениях сила сопротивления накладывает огромный отпечаток на характер движения.

О силе сопротивления среды движущемуся телу известно, что она, вообще говоря, растет с ростом скорости V (хотя это утверждение не является абсолютным).

При относительно малых скоростях величина силы сопротивления пропорциональна скорости и имеет место соотношение

,

где определяется свойствами среды и формой тела.

Например, для шарика это формула Стокса, где динамическая вязкость среды, r радиус шарика.

Так, для воздуха при t = 20°С и давлении 1 атм: = 0,0182 Н·с/м 2 ,

для воды = 1,002 Н·с/м 2 ,

для глицерина = 1480 Н·с/м 2 .

Оценим, при какой конкретной скорости v* для падающего вертикально шара сила сопротивления сравняется с силой тяжести и движение станет равномерным.

Пусть r = 0,1 м, r= 0,8*10 3 кг/м 3 (дерево). При падении:

в глицерине v* = 0,012 м/с.

На самом деле первые два результата для v* не соответствуют действительности. Дело в том, что даже при меньших скоростях, чем первые две, в действительности становится пропорциональной квадрату скорости: .

Определим значение коэффициента k2. Величина k2 пропорциональна площади сечения тела S, поперечного по отношению к потоку, плотности среды и зависит от формы тела. Обычно представляют , где c— коэффициент лобового сопротивления — безразмерен. Некоторые значения cприведены на рис.1.

Диск с = 1,11
Полусфера с = 1,33
Полусфера с = 0,55
Шар с = 0,4
Каплевидное тело с = 0,045
Каплевидное тело с = 0,1

Рис 1. Значения коэффициента с – лобового сопротивления

в воздухе – = 1,29 кг/ м 3 ,

в воде – = 1*10 3 кг/м 3 ,

в глицерине – = 1,26*10 3 кг/ м 3 .

Итак, используя значение коэффициента k2, подсчитаем . При этом учтем, что если квадратичная составляющая скорости в формуле силы сопротивления

намного больше линейной составляющей скорости при относительно больших скоростях (т. е. k2 v 2 >> k1 v),то вкладом линейной составляющей k1 v можно пренебречь. Это конкретный пример ранжирования параметров при определении силы сопротивления в воде и в воздухе.

Используя квадратичную составляющую скорости при подсчете , можно получить v*: в воздухе v* = 18 м/с,

что соответствует действительности.

Дата добавления: 2015-06-29 ; Просмотров: 641 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию
Фоллаут 76 официальный сайт на русском
Игра Fallout 76 Модификация силовой брони и оружия в честь 300-летия США Голова Волт-Боя Патриотический костюм американца Праздничное приветствие Волт-Боя...
Установка образа на виртуальную машину
VirtualBox представляет собой виртуальную машину с возможностью запустить операционные системы, отличные от установленной на компьютере. Это обычно требуется для тестирования...
Установка образа на жесткий диск
Приветствую вас, друзья. Наверное, каждый пользователь компьютера или ноутбука встречался с ситуацией, когда он понимает, что настало время переустановки операционной...
Фольксваген тигуан 2 литра механика
Все минусы Фольксваген Тигуан 2018-2019 ➖ Качество отделочных материалов ➖ Расход топлива Плюсы ➕ Динамика ➕ Управляемость ➕ Удобный салон...
Adblock detector