Na teleso pohybujúce sa v odporovom prostredí pôsobí odporová sila prostredia. Jej veľkosť je daná Newtonovým odporovým vzťahom1 \(F=\frac{1}{2}CS\rho v^2\), kde \(C\) je koeficient zohľadňujúci tvar telesa, \(S\) je čelný prierez, čiže veľkosť plochy, ktorú vidíme, keď sa na teleso pozeráme spredu, \(\rho\) je hustota prostredia a \(v\) je rýchlosť, ktorou sa teleso hýbe. Odporová sila vždy pôsobí proti smeru pohybu.
Kvalitatívne popíšte, ako vyzerá pád v odporovom prostredí. Ako sa mení rýchlosť padajúcej loptičky v odporovom prostredí s časom?
Krtko si zohnal veľmi vysokú vákuovú komoru, aby odhalil vplyv odporu vzduchu na pád loptičky. Postupne spúšťal loptičku z čoraz väčšej výšky – jednak v bežnej atmosfére, a potom aj vo vákuovej komore – a meral doby pádov. Výsledky oboch experimentov zaznačil do grafu. Pokúste sa nakresliť, ako vyzeral Krtkov graf. Zamyslite sa a odhadnite, akou rýchlosťou dopadala na zem Krtkova loptička padajúca v atmosfére za predpokladu, že ju hádzal z dostatočne veľkej výšky. Následne si svoje odhady overte simulovaným experimentom. Nezabúdajte uvádzať hodnoty všetkých parametrov, ktoré ste použili v simulácii.
Potom Krtko našiel poklad – truhlicu s loptičkami identickej veľkosti. Každá však bola z iného materiálu, a teda mali odlišné hmotnosti. To Krtko nemohol nevyužiť a začal ich postupne spúšťať z tej istej výšky na zem, pričom meral dobu pádu. Namerané dáta zakresľoval do grafu závislosti doby pádu od hmotnosti loptičky.
Najskôr sa zamyslite, ako Krtkov graf vyzeral. Prečo by mal vyzerať práve tak? Potom odsimulujte experiment a overte si svoju hypotézu.
Newtonov odporový vzťahpoužívame pri turbulentnom prúdení, t. j. vtedy, keď za telesom vznikajú víry. Ak víry nevznikajú, vtedy hovoríme o laminárnom prúdení a používame tzv. Stokesov vzťah.↩︎
Odovzdávanie
Na odovzdávanie sa musíš prihlásiť
Otázky a diskusia
Po skončení kola budete mať príležitosť na diskutovanie o riešeniach v diskusii pod vzorovým riešením.