Сопротивление при движении тела в воде
При движении тела в воде возникает лобовое, или общее, сопротивление, которое включает в себя: сопротивление формы Rf, сопротивление трения Rт 
и сопротивление волнообразования Rv.
Наибольшее сопротивление в воде возникает при движении пластины плоскостью вперед. При движении пластины плоскостью вперед перед ней возникает повышенное давление воды, а за плоскостью пластины вода находится в разреженном состоянии. Разность давлений спереди пластины и сзади, а также энергия, расходуемая на образование вихревых потоков, будут определять величину сопротивления.
Величину сопротивления можно уменьшить, если улучшить условия обтекания пластины. Поместив перед ней полусферу, сопротивление можно снизить за счет уменьшения давления воды перед ней.
Если полусферу поместить за пластиной, то сопротивления будет еще меньше за счет уменьшения вихреобразования за пластиной. При двух полусферах или при форме цилиндра сопротивление пластины станет меньше, чем пластины без полусфер в 2,2 раза. Наименьшим сопротивлением обладают формы с овальной передней поверхностью и плавно уменьшающимся диаметром задней поверхности тела.
Поэтому лодкам и кораблям придают обтекаемую форму. Такая форма обеспечивает безотрывное огибание тела струями воды и воздуха.
Для тел с обтекаемой формой сопротивление движению тела минимально.
Сопротивление формы очень важно при технике плавания, так как на его долю приходится около 70 % общего сопротивления. Несмотря на то, что тело пловца с точки зрения гидромеханики относится к телам неправильной формы, при определенных положениях туловища и конечностей можно получить благоприятные условия для уменьшения сопротивления. Проведенные учеными исследования показали, что наименьшее сопротивление движению наблюдается тогда, когда тело пловца занимает горизонтальное положение с вытянутыми вперед руками ладонями внутрь и касающимися друг друга. Разведение рук до ширины плеч увеличивает силу сопротивления на 10 %; скольжение, при котором руки располагаются вдоль тела и прижаты к туловищу, увеличивает силу сопротивления на 20 %.
|
|
|
Разница сопротивления пластины и цилиндра указывает на то, что кисть со сжатыми пальцами имеет большее сопротивление, чем кисть с разведенными пальцами, когда только половина плоскости кисти - ее ладонь — имеет сопротивление пластины, а вторая ее половина — пальцы — работают как цилиндры. Поэтому пловцы, не обладающие достаточной силой гребковых мышц, часто выполняют гребок с разведенными пальцами, и, наоборот, у физически подготовленных пловцов вся кисть имеет форму пластины.
|
|
|
Особая конструкция лап водоплавающих птиц позволяет им сильнее отталкиваться от воды во время плавания. Передние пальцы (обычно они длинные) соединены друг с другом прочными кожными перепонками. Когда птица отводит ногу назад, лапа действует как весло. С силой отталкиваясь лапами, птица устремляется вперед. С увеличением поверхности, участвующей в гребке, значительно возрастает мощность толчка, а, следовательно, и скорость плавания. Ноги без перепонок справились бы с этой задачей куда хуже..
Силы сопротивления очень зависят не только от формы, но и от скорости тела и возрастают при увеличении скорости его движения относительно среды. Если тело не движется относительно среды, то сила сопротивления равна нулю. Зависит сила сопротивления и от качества поверхности тела. Именно этим объясняется, что пловцы всё чаще выступают в специальных костюмах, снижающих силу сопротивления.
Сопротивление волнообразования зависит от скорости движения тела, его удельного веса и вида движения (поступательное или вращательное). Доля волнового сопротивления от общего сопротивления может составлять до 20 %.
Вывод. Любое тело, перемещаясь в жидкости, испытывает силу сопротивления. Эта сила зависит от формы тела, качества его поверхности, скорости и вида его движения, физических характеристик жидкости.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 28; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!