Guide pratique pour calculer la force de glisser sur les objets submergés
La mesure de la force de traînée sur les objets submergés est essentielle à la dynamique des fluides. Elle aide à concevoir des navires, des sous-marins et des véhicules sous-marins. Ce guide offre une approche simple pour comprendre et calculer la force de traînée dans différents scénarios.
Comprendre la force de dragage
La force de glisser est la résistance exercée par un fluide sur un objet en mouvement. Elle dépend de facteurs tels que la vitesse du fluide, la forme de l'objet et les propriétés du fluide. La formule de base pour la force de glisser est:
Fd = 1⁄2 ρ v2 Cd A
où:
- Fd: Force de traction
- ρ: Densité des fluides
- v: Velocité de l'objet par rapport au fluide
- Cd: coefficient de traînée
- A: Zone transversale
Calcul du coefficient de Drag
Le coefficient de traînée (Cd) varie en fonction de la forme de l'objet et des conditions d'écoulement. Il est généralement déterminé expérimentalement ou obtenu à partir de tableaux de référence standard.
- Sphères: Cd - 0,47
- Cylindres: C[d -1.0
- Corps simplifiés: Cd - 0,04–0,2
Étapes pour calculer la force de glisser
Suivez ces étapes pour calculer la force de traînée:
- Déterminer la densité du fluide (ρ).
- Mesurer ou identifier la vitesse (v) de l'objet par rapport au fluide.
- Trouvez la zone transversale (A) de l'objet faisant face au flux.
- Identifier le coefficient de traînée approprié (Cd) pour la forme de l'objet.
- Appliquer la formule: Fd = 1⁄2 ρ v2 Cd A.
Exemple de calcul
Supposons qu'une sphère submergée d'un diamètre de 0,5 mètre se déplace à 2 mètres par seconde dans l'eau avec une densité de 1000 kg/m3. Le coefficient de traînée pour une sphère est d'environ 0,47. Calculez la force de traînée.
Tout d'abord, trouvez la zone transversale :
A = π r2 = π (0.25)2 φ 0,196 m2
Ensuite, appliquez la formule suivante :
Fd = 1⁄2 × 1000 × 22 × 0,47 × 0,196 - 92,4 N