Номер 9, страница 112 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 14. Силы трения - номер 9, страница 112.

Условие.

9. Каковы особенности силы сопротивления при движении тела в жидкости или газе?

Решение.

Сила сопротивления, действующая на тело при его движении в жидкости или газе (также называемая силой лобового сопротивления), обладает рядом характерных особенностей.

Во-первых, эта сила всегда направлена в сторону, противоположную вектору скорости движения тела относительно среды. Таким образом, она является тормозящей силой.

Во-вторых, её величина сложным образом зависит от скорости движения. При малых скоростях, когда поток, обтекающий тело, является ламинарным (спокойным, слоистым), сила сопротивления пропорциональна первой степени скорости: $F_{сопр} \sim v$. Для тел сферической формы это описывается законом Стокса: $F_{сопр} = 6\pi\eta r v$. При больших скоростях, когда обтекание становится турбулентным (с образованием вихрей), сила сопротивления становится пропорциональной квадрату скорости: $F_{сопр} \sim v^2$. В общем виде эта зависимость выражается формулой: $F_{сопр} = \frac{1}{2} C \rho S v^2$.

В-третьих, сила сопротивления зависит от физических свойств среды, а именно от её плотности $\rho$ и динамической вязкости $\eta$. Чем выше плотность и вязкость среды, тем большее сопротивление она оказывает движущемуся телу.

В-четвертых, сила сопротивления зависит от геометрических характеристик самого тела: его размеров (в частности, площади поперечного сечения $\text{S}$) и формы. Тела с обтекаемой (стримлайновой) формой, например, каплевидные, испытывают значительно меньшее сопротивление, чем тела неправильной формы. Эта зависимость от формы учитывается безразмерным коэффициентом лобового сопротивления $\text{C}$.

В-пятых, сила сопротивления возникает только тогда, когда есть относительное движение между телом и средой. Если тело покоится в среде, сила сопротивления равна нулю (в отличие, например, от силы Архимеда).

Ответ:Основными особенностями силы сопротивления при движении тела в жидкости или газе являются:
1. Она всегда направлена против скорости движения тела относительно среды.
2. Её величина зависит от скорости: при малых скоростях она пропорциональна скорости ($F_{сопр} \sim v$), а при больших — квадрату скорости ($F_{сопр} \sim v^2$).
3. Она зависит от свойств среды — её плотности и вязкости.
4. Она зависит от размеров и формы тела (обтекаемые тела испытывают меньшее сопротивление).
5. Она существует только при наличии относительного движения тела и среды.