СИЛА НА ОТПОР НА СРЕДИНАТА

Сила на отпор на средината

Претходно изучувавме слободно паѓање на телата. Кажавме дека слободното паѓање на телата претставува рамномерно праволиниско забрзано движење.

За да го објасниме рамномерното забрзано движење го посочивме експериментот кој го изведувал Галилео Галилеј. По наведена рамнина пуштал да се движи топче и го набљудувал неговото движење. Притоа, тој го мерел растојанието што го поминувало топчето по наведената рамнина и го определувал времето за кое топчето го поминувало тоа растојание. Начинот на мерењето на растојанија добро бил познат уште пред Галилеј, но точното мерење на времето, особено на кратки временски интервали дотогаш не било познато. Во своите први обиди Галилеј за мерење на еднакви временски интервали го користел сопствениот пулс. 

1. Експеримент на Галилео Галилеј - тело по наведена рамнина

Со помош на овој експеримент Галилеј ги формулирал законите на рамномерно забрзано движење.

Закон на моментна (миговна) брзина :

Закон за патот:

Важно е да се знае дека во времето во кое Галилеј живеел, законите на динамиката не биле познати! Идеите на Галилеј биле нови. Тие покасно послужиле како основа за создавање на Њутновата механика.

Галилео Галилеј со својот експеримент не само што ги формулирал законите на рамномерно забрзано движење, тој не довел и до идејата дека кога го пуштаме телото да се движи по наведената рамнина освен силата на земјина тежа, на телото дејствува и дополнителна сила а тоа е силата на триење на подлогата!  Доколку телото се движи праволиниски тогаш силата на триење на подлогата е еднаква по модул, но различна по насока од силата на земјина тежа!

Галилео Галилеј правел многу експериметни, всушност тој се смета дека прв го вовел експериментот како алатка во научните истражувања. Уште еден негов експеримент кој е познат и интересен е кога укажал на фактот дека при паѓањето на телата големо влијание има и отпорот на воздухот.

Тој зел една железна бомба од околу 50kg и едно железно топовско ѓуле со само околу 250g. Се качил на највисокиот кат од Кривата кула во Пиза и ги пуштил да паѓаат истовремено.

2. Слободно паѓање на телата

Практично тие паѓале со иста брзина. Малата разлика што се појавила, Галилеј му ја препишал на влијанието на отпорот на воздухот.

Но што всушност претставува отпорот на воздухот? Дали можеме да најдеме некаква поврзаност со неговиот претходен експеримент - пуштање на топче по наведена рамнина? Што мислите, дали отпорот на воздухот има некаква поврзаност со силата на триење од воздухот?

Да направиме еден мисловен експеримент. Да замислиме дека човек се спушта од хеликоптер со падобран.

Во моментот кога телото се пушта во слободен пат, да замислиме дека ја паузираме таа слика. На сликата 3а. ни е дадена таа ситуација. Кои се силите кои дејствуваат на телото?

а                                   б                                      в                                          г
Слика 3.

Во моментот t = 0 (v = 0) кога телото е во слободен пад, на него дејствува силата на земјина тежа. Кога телото почнува да се движи (слика 3б.), во моментот t1 > 0 (телото постигнува некаква брзина v1), на телото дејствува силата на земјина тежа, но дејствува и силата на отпорот на воздухот. Во овој случај силата на земјина тежа е поголема и резултантната сила ќе биде насочена надолу! На сликата 3в. во моментот t2 >t1 телото постигнува некоја друга вредност за брзината v2 која е поголема од v1 . И стигнуваме во оној критичен момент кога силата на земјина тежа и силата на отпорот на воздухот ќе се изедначат. Настанува динамичка рамнотежа. Дали брзината на телото продолжува да се зголемува? Доколку двете сили се во рамнотежа, на телото не дејствува никаква сила, дали тоа ни кажува дека брзината од овој момент па натаму е нула? 

Да замислиме дека времето оди до бесконечност. Ако времето оди до бесконечност, тогаш според законите за движење и брзината би требало да е бесконечна??? ДАЛИ Е ТОА ВОЗМОЖНО?

СЛЕДНО ШТО ЌЕ РАЗГЛЕДУВАМЕ И ИСТРАЖУВАМЕ Е ОД ШТО ЗАВИСИ СИЛАТА НА ОТПОРОТ НА ВОЗДУХОТ.

Да го искористиме мисловниот експеримент што го спомнавме и да видиме како се менува траекторијата, брзината и забрзувањето со текот на времето, но и од што зависи како тие се менуваат.
За таа цел ќе искористиме симулација изработена во Excel. За да ја отворите симулацијата, потребно е да отворите во делот ПРЕЗЕНТАЦИИ на овој блог и да го симнете документот именуван како "СИЛА НА ОТПОР НА СРЕДИНАТА".

Активност: 

Да замислиме дека од дадена висина исфрламе неколку предмети, како на пример: тениско топче, тиква и човек. Подолу во табелата се дадени вредности за дадени величини на секој од овие предмети.

• Ваша задача е да откриете со менување на која вредност силата на отпорот на средината ќе биде нула. Што значи тоа?
• Од што би зависела силата на отпор на средината?
• Од графикот приближно да се определи во кој момент брзината станува константа
• Менувајте ги вредностите во табелата за густина на воздухот. Дали се менуваат графиците?

	ТЕНИСКО ТОПЧЕ	ТИКВА	ЧОВЕК
МАСА	100,00 g	1,00 kg	70,00 kg
ДИЈАМЕТАР	8,00 cm	30 cm	0,50 m
КОЕФИЦИЕНТ НА АЕРОДИНАМИЧНОСТ	0,25	0,60	0,60

ВРЕДНОСТИ ЗА ГУСТИНА НА ВОЗДУХОТ НА РАЗЛИЧНИ ВИСИНИ
610 m	1.16 kg / m³
1219 m	1.09 kg / m³
1829 m	1.02 kg / m³