תוֹכֶן
כולם מכירים באופן אינטואיטיבי את המושג כוח גרור. כשאתה משכשך במים או רוכב על אופניים, אתה שם לב שככל שאתה מבצע יותר עבודה וככל שאתה זז מהר יותר, אתה מקבל התנגדות רבה יותר מהמים או האוויר שמסביב, ששניהם נחשבים לנוזלים על ידי פיזיקאים. בהיעדר כוחות דראג, העולם עשוי להתייחס לריצות ביתיות בגובה 1,000 רגל בבייסבול, שיאים מהירים בהרבה במסלול ובמכוניות ומכוניות עם רמות על טבעיות של צריכת דלק.
כוחות גרור, בהיותם מגבילים ולא מונעים, אינם דרמטיים כמו כוחות טבע אחרים, אך הם קריטיים בהנדסת מכונות ודיסציפלינות קשורות. הודות למאמציהם של מדענים בעלי אופי מתמטי, ניתן לא רק לזהות כוחות גרור בטבע אלא גם לחשב את ערכיהם המספריים במגוון מצבים יומיומיים.
משוואת כוח הדראג
הלחץ, בפיזיקה, מוגדר ככוח לכל שטח יחידה: P = F / A. באמצעות "D" כדי לייצג כוח גרור באופן ספציפי, ניתן לארגן מחדש את המשוואה הזו D = רואה חשבון, כאשר C הוא קבוע של מידתיות שמשתנה מאובייקט לאובייקט. הלחץ על עצם הנע דרך נוזל יכול לבוא לידי ביטוי כ (1/2) ρv2, כאשר ρ (האות היוונית rho) הוא צפיפות הנוזל ו- v הוא מהירות האובייקטים.
לכן, D = (1/2) (C) (ρ) (v2) (א).
שימו לב למספר השלכות של משוואה זו: כוח הגרר עולה ביחס ישיר לצפיפות ושטח השטח והוא עולה עם ריבוע המהירות. אם אתה רץ במהירות של 10 מיילים לשעה, אתה חווה ארבע פעמים את המשיכה האווירודינמית כפי שאתה עושה במהירות של 5 מיילים לשעה, כשכל השאר נשאר קבוע.
גרור כוח על חפץ נופל
אחת ממשוואות התנועה לאובייקט בנפילה חופשית מהמכניקה הקלאסית היא v = v0 + בשעה. בתוכו, v = מהירות בזמן t, v0 הוא המהירות הראשונית (בדרך כלל אפס), a הוא תאוצה כתוצאה מכוח הכבידה (9.8 מ '/ ש'2 על כדור הארץ), וזמן שחלף תוך שניות. במבט פשוט ברור שאובייקט שנשר מגובה רב היה נופל במהירות הולכת וגוברת אם המשוואה הזו הייתה אמיתית לחלוטין, אך זה לא בגלל שהוא מזניח את כוח הדראג.
כשסכום הכוחות הפועלים על עצם הוא אפס, הוא כבר לא מאיץ, למרות שהוא עשוי לנוע במהירות גבוהה וקבועה. לפיכך, צניחה חופשית משיגה את מהירותה הסופית כשכוח הגרירה שווה לכוח הכובד. היא יכולה לתפעל זאת דרך תנוחת גופה, שמשפיעה על A במשוואת הדראג. מהירות המסוף היא סביב 120 מייל לשעה.
גרור כוח על שחיין
שחיינים תחרותיים עומדים בפני ארבעה כוחות מובחנים: כוח משיכה וציפה, אשר מנגדים זה בזה במישור אנכי, וגרירה והנעה, הפועלים בכיוונים מנוגדים במישור אופקי. למעשה, הכוח המניע אינו אלא כוח גרירה המופעל על ידי כפות הידיים והידיים של השחיינים כדי להתגבר על כוח הגרירה של המים, שכפי שכנעתם להניח, גדול משמעותית מכוח האוויר.
עד 2010, השחיינים האולימפיים הורשו להשתמש בחליפות אווירודינמיות במיוחד שהיו קיימות רק כמה שנים. גוף השחייה אסר על החליפות מכיוון שההשפעה שלהם הייתה כה בולטת עד כי שיאים עולמיים נשברו על ידי ספורטאים שאחרים היו בלתי ניתנים לציון (אך עדיין ברמה העולמית) ללא החליפות.