Номер 5, страница 74 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

5. Укажите причины возникновения силы сопротивления движению в жидкостях и газах.

5. Сила сопротивления движению в жидкостях и газах, также известная как сила гидроаэродинамического сопротивления, возникает из-за сложного взаимодействия движущегося тела с окружающей средой. Существует две главные, фундаментальные причины возникновения этой силы, которые проявляются в разной степени в зависимости от скорости движения, свойств среды и формы тела.

1. Вязкое трение (или сила вязкого сопротивления)

Эта причина связана с наличием вязкости у любой реальной жидкости или газа. Вязкость — это свойство среды оказывать сопротивление перемещению её слоёв друг относительно друга (внутреннее трение). Когда тело движется в среде, оно за счет сил молекулярного сцепления (адгезии) увлекает за собой прилегающий к его поверхности слой частиц (так называемый пограничный слой). Этот слой, в свою очередь, пытается увлечь следующий, но при этом тормозится им из-за внутреннего трения (когезии) в среде. В результате этого "перетягивания" слоев возникает касательная сила, действующая на поверхность тела и направленная против его движения. Эта составляющая силы сопротивления особенно важна при малых скоростях и для тел с большой площадью поверхности.

2. Сопротивление давления (или сопротивление формы)

Эта причина обусловлена разностью давлений на передней (лобовой) и задней (кормовой) частях тела. При движении тело сжимает и ускоряет среду перед собой, что приводит к созданию области повышенного давления на его лобовой поверхности. За телом же, особенно если оно имеет плохую обтекаемость, поток среды может отрываться от поверхности, образуя завихрения и зону разрежения — область пониженного давления (турбулентный след). Разница между высоким давлением спереди и низким давлением сзади создает результирующую силу, направленную против движения. Эта составляющая силы сопротивления сильно зависит от формы тела (поэтому для уменьшения сопротивления самолетам, автомобилям и подводным лодкам придают обтекаемую, каплевидную форму) и становится доминирующей при больших скоростях движения, когда поток становится турбулентным.

Таким образом, общая сила сопротивления является суммой этих двух эффектов. При медленном, плавном (ламинарном) течении преобладает вязкое трение. При увеличении скорости движение среды становится хаотичным (турбулентным), и основной вклад начинает вносить сопротивление давления.

Ответ: Основными причинами возникновения силы сопротивления движению в жидкостях и газах являются: 1) вязкое трение, обусловленное вязкостью (внутренним трением) среды и взаимодействием среды с поверхностью тела; 2) сопротивление давления, которое возникает из-за разности давлений на передней и задней частях тела, особенно при образовании за ним вихревой зоны с пониженным давлением.