Інформація про новину
  • Переглядів: 328
  • Дата: 16-06-2022, 23:09
16-06-2022, 23:09

30. Опір середовища

Категорія: Природознавство





Попередня сторінка:  29. Тертя. Види тертя. Сила тертя
Наступна сторінка:   31. Рух у природі й техніці. Реактивний ...

Поміркуйте

Є рекорди швидкості в природі та техніці. Чому ж так важко їх перевищувати?

Чому конструктори надають літакам заокругленої форми? Чому в більшості мешканців моря видовжена й округла форма тіла?

Як бігти легше: берегом моря або річки чи по коліно у воді? Поміркуйте, чому.

Пригадайте

Допомагає чи заважає сила тертя ковзання руху тіла?

Куди завжди спрямована сила тертя ковзання відносно напрямку руху тіла?

Рух у повітрі або воді

Багато хто любить спостерігати за спортивними змаганнями. Ми дуже радіємо перемогам наших спортсменів, особливо встановленню ними нових рекордів. А чи замислювалися ви, чому рекорд із бігу на 100 метрів становить близько 10 секунд, а рекорд із плавання на 100 метрів — близько 50 секунд? Адже плавець використовує і руки, й ноги, а бігун здебільшого лише ноги. Така різниця у швидкості руху людини у воді й на суші зумовлена тим, що вода густіша за повітря й чинить більший опір руху (мал. 30.1).

Ці та ще багато інших прикладів є проявом опору середовища руху тіл. Це явище виникає, коли будь-яке тіло рухається в газоподібному або рідкому середовищі.

Опір середовища — це явище перешкоджання руху тіл у газах або рідинах.

Найчастіше ми стикаємося з опором середовища під час руху тіла в повітрі або воді.

Сила опору

Із боку середовища (повітря або води) на тіло, що рухається, діє сила опору, яка спрямована в бік, протилежний напрямку руху. Цим вона подібна до сили тертя ковзання, яка також спрямована в бік, протилежний напрямку руху й перешкоджає цьому руху. Але існують певні відмінності між цими двома силами.

Сила опору залежить від швидкості тіла — зі

зростанням швидкості сила також зростає. До того ж для малих швидкостей це зростання досить повільне, а на великих швидкостях (наприклад, для повітря це сотні метрів за секунду) сила опору стрімко зростає під час спроб розігнати тіло до більших швидкостей.

Немає сили опору спокою — зі зменшенням швидкості сила опору також зменшується і досягає нуля, коли тіло зупиняється. Але тепер найменша зовнішня дія зрушить тіло з місця. Наприклад, важкий човен на воді може зрушити з місця навіть дитина, а на березі цей човен будуть штовхати декілька чоловіків.

Сила опору залежить від форми тіла — за однакових розмірів і швидкостей руху на тіло у формі краплі або кулі буде діяти менша сила опору, ніж на куб або циліндр.

Сучасні високошвидкісні потяги можуть розвивати значні швидкості завдяки своїй формі, на відміну від тихохідних тепловозів ХХ століття (мал. 30.2).

Як людИна та прИрода зменшують сИлу опору

Для зменшення сили опору тілу потрібно надати форми, яка зменшить силу опору. Тому конструктори й інженери надають повітряним та водним транспортним засобам (літакам, суднам, підводним човнам) форми, близької до видовженої кулі або краплини. Таку форму тіла називають обтічною (мал. 30.3).

Ті, хто займається плаванням, велосипедним або ковзанярським спортом, вдягають спеціальні обтічні шоломи та костюми, щоб звести силу опору до мінімуму й досягти нових рекордів (мал. 30.4).

Уявіть, що конструкторське бюро "Південне" у Дніпрі отримало замовлення від Ілона Маска на виготовлення космічного корабля, який буде стартувати зі штучного супутника Землі на Місяць. Чи обов'язково цьому кораблю мати обтічну форму?

Природа ще задовго до появи людини у процесі еволюції «наділила» птахів і мешканців морів такими

формами, аби вони могли розвивати високі швидкості. Сапсан може розвивати рекордну швидкість (до 320 км/год). Щоб зменшити силу опору руху, сапсан складає крила, притискує їх до тулуба й «падає» з неба на здобич (мал. 30.5).

Більшість мешканців морських глибин мають обтічну форму, яка полегшує пересування у воді (мал. 30.6).

Дізнайтеся більше

Здається, щоб рухатися в повітрі або воді, потрібно зменшувати силу опору якнайменше та зробити форму тіл обтічною.

Але це не так для парусних суден, якими людство користувалося впродовж тисячоліть.

Корпуси суден справді робили такими, щоб сила опору води була найменшою. А от вітрила повинні були мати форму, за якої сила опору повітря була б найбільшою.

Вітер із великою силою опору діє на вітрила суден, а ті рухають судна в бік, куди дме вітер. Чим більший опір вітру чинять вітрила, тим більшою є сила, з якою вітер штовхає судно.

Саме вітер за рахунок великої сили опору вітрил рухає судно вперед

Запитання для повторення й засвоєння

1. Коли виникає опір середовища?

2. Що називають силою опору?

3. Назвіть властивості сили опору.

4. Як зменшити силу опору?

5*. Дніпром курсують судна на

підводних крилах. Під час їх руху можна помітити, що судно досягає найбільшої швидкості, коли піднімається над водою. Чому не можна досягти таких самих швидкостей, коли корпус судна перебуває у воді?

Ключова ідея

Опір середовища виникає під час руху тіла в газі або рідині. Сила опору спрямована в бік, протилежний напрямку руху.

Сила опору залежить від швидкості тіла та його форми. За збільшення швидкості сила опору зростає.

Для зменшення сили опору тілам надають обтічної форми. Природа надала мешканцям повітря та морських глибин обтічної форми тіла.

 

 

Це матеріал з підручника "Природничі науки" 5 клас Рудич 2022

 




Попередня сторінка:  29. Тертя. Види тертя. Сила тертя
Наступна сторінка:   31. Рух у природі й техніці. Реактивний ...



^