Todos estão intuitivamente familiarizados com o conceito de força de arrasto. Quando você percorre a água ou anda de bicicleta, percebe que quanto mais trabalho você exerce e quanto mais rápido você se move, mais resistência você recebe da água ou do ar ao redor, ambos considerados fluidos pelos físicos. Na ausência de forças de arrasto, o mundo pode ser tratado com home runs de 1.000 pés no beisebol, recordes mundiais muito mais rápidos em atletismo e carros com níveis sobrenaturais de economia de combustível.

Arraste forças, sendo restritivas em vez de propulsivas, não são tão dramáticas quanto outras forças naturais, mas são críticas na engenharia mecânica e nas disciplinas relacionadas. Graças aos esforços de cientistas com mentalidade matemática, é possível não apenas identificar forças de arrasto na natureza, mas também calcular seus valores numéricos em uma variedade de situações cotidianas.

A Equação da Força de Arrasto

Pressão, em física, é definida como força por unidade de área: P = F /A. Usando "D" para representar especificamente a força de arrasto, esta equação pode ser rearranjada para D = CPA, onde C é uma constante de proporcionalidade que varia de objeto para objeto. A pressão sobre um objeto que se move através de um fluido pode ser expressa como (1/2) ρv ^{2, onde ρ (a letra grega rho) é a densidade do fluido e v é a velocidade do objeto.}

Portanto, D = (1/2) (C) (ρ) (v ^{2) (A).}

Observe várias conseqüências dessa equação: A força de arrasto aumenta em proporção direta à densidade e área de superfície, e sobe com o quadrado da velocidade. Se você está correndo a 10 milhas por hora, você experimenta quatro vezes o arrasto aerodinâmico como faz a 5 milhas por hora, com todo o resto mantido constante.

Força de Arrasto em um Objeto Queda -

Uma das equações de movimento para um objeto em queda livre da mecânica clássica é v = v _{0 + at. Nele, v = velocidade no tempo t, v 0 é a velocidade inicial (geralmente zero), a é a aceleração devida à gravidade (9,8 m /s ^{2 na Terra) e t é o tempo decorrido em segundos. É claro que um objeto lançado de uma grande altura cairia a uma velocidade cada vez maior se essa equação fosse estritamente verdadeira, mas não porque negligencia a força de arrasto.}}

Quando a soma das forças agindo sobre um objeto é zero, ele não está mais acelerando, embora possa estar se movendo a uma velocidade alta e constante. Assim, um pára-quedista atinge sua velocidade terminal quando a força de arrasto é igual à força da gravidade. Ela pode manipular isso através de sua postura corporal, o que afeta A na equação de arrasto. Velocidade terminal é de cerca de 120 quilômetros por hora.

Força de arrastar em um nadador

Nadadores competitivos enfrentam quatro forças distintas: gravidade e flutuabilidade, que se contrapõem em um plano vertical, e arrasto e propulsão , que atuam em direções opostas em um plano horizontal. De fato, a força propulsora nada mais é do que uma força de arrasto aplicada pelos pés e mãos do nadador para superar a força de arrasto da água, a qual, como você provavelmente supôs, é significativamente maior que a do ar. > Até 2010, os nadadores olímpicos podiam usar roupas especialmente aerodinâmicas que só existiam há alguns anos. O corpo governante de Natação baniu os ternos porque o efeito deles era tão pronunciado que os recordes mundiais estavam sendo quebrados por atletas que, de outra forma, não eram dignos de nota (mas ainda de classe mundial) sem os ternos.