 |
Коэффициент сопротивления некоторых тел
|
|
|
|
Для определения величины лобового сопротивления какого-либо тела необходимо знать его коэффициент сопротивления, который определяется опытным путем. Чаще всего опыты проводят в аэродинамических трубах.
Тела различной формы имеют различный спектр обтекания и различные коэффициенты сопротивления. Например, пластина, поставленная к потоку перпендикулярно, и цилиндр обтекаются потоком воздуха по-разному. Главной причиной, создающей сопротивление воздуха, являются вихри, образующиеся около тела. У хорошо обтекаемых гладких тел вихри появляются только сзади, у плохо обтекаемых, угловатых, они образуются по всей поверхности.
Опыт показывает, что чем больше возмущенная за телом область, тем большее сопротивление испытывает оно при движении в воздушной среде. Это объясняется тем, что значительная часть энергии движения расходуется на образование вихрей.
Коэффициент сопротивления некоторых тел
| Плоская пластина, установленная под углом 90° к потоку | 1, 28 |
| Парашютист, падающий плашмя, с разведенными в стороны ногами и руками | 0, 35 |
| Парашютист, падающий в группировке, под углом 45° к горизонту | 0, 2 |
| Двухоболочковая парашютная система | 1, 2 |
| Парашют круглой формы при вертикальном снижении | 0, 9 |
Зная лобовое сопротивление тела, легко подсчитать сопротивление, испытываемое телом при падений или куполом парашюта при парашютировании.
СНИЖЕНИЕ ПАРАШЮТИСТА
Скорость падения парашютиста зависит от времени падения, плотности воздушной среды, площади падающего тела и коэффициента его лобового сопротивления.
На скорость падения масса падающего тела влияет незначительно.
Ввиду того что спортивные и тренировочные прыжки с. парашютом выполняются из самолетов, летящих на небольших скоростях, влияние начальной горизонтальной скорости на вертикальную скорость падения при расчетах не учитывается.
|
|
|
Если начальная вертикальная скорость равна нулю, то расстояние, пройденное телом до тех пор пока скорость невелика, будет зависеть только от одной величины - ускорения силы тяжести g и пройденный путь можно определить по формуле
h = 
где t-время падения, с.
С нарастанием скорости вступает в силу целый ряд других факторов.
На падающее в воздушной среде тело действуют две силы: -сила тяжести G, всегда направленная вниз, и сила сопротивления воздуха Q, направленная в сторону, противоположную направлению перемещения тела. Если отсутствует горизонтальная составляющая скорости, то сила сопротивления воздуха направлена против силы
тяжести (рис. 1).
Скорость падения будет возрастать до того момента, пока силы G и Q не уравновесятся:
Q = G = 
Это состояние называется установившимся падением, а соответствующая ему скорость - предельной (критической) скоростью.
Критическая скорость определяется по формуле
Эта скорость при Сх парашютиста 0, 3 будет равна 42 м/с, а при Сх парашютиста 0, 15-58 м/с.
Поскольку плотность воздуха с высотой меняется, то и скорость падения будет постоянно меняться.
Рис. 1. Противодействие сил при падении парашютиста
Расстояние, проходимое парашютистом за время падения с высоты 1500-2000 м в зависимости от положения тела, показано в табл. 1.
С увеличением массы парашютиста увеличивается и скорость его падения. При этом, однако, надо учитывать, что увеличение массы парашютиста всегда связано с увеличением миделя тела, а следовательно, и с увеличением сопротивления воздуха, что в среднем приводит к незначительному увеличению скорости. Ориентировочно можно считать, что изменение массы парашютиста на 10 кг вызывает изменение скорости при установившемся падении на 2%, что у поверхности земли составит разницу в 1 м/с.
|
|
|
|
|
|
