In questo articolo discuteremo di diversi esempi di resistenza alla pressione. La resistenza alla pressione dipende dall'area della sezione trasversale del corpo piuttosto che dalla superficie esposta.
Esempi di resistenza alla pressione sono spesso visti nella nostra vita quotidiana. La resistenza alla pressione si verifica a causa dell'aumento della pressione sull'estremità anteriore e della diminuzione della pressione sull'estremità posteriore di un oggetto durante il viaggio attraverso un fluido.
Di seguito sono elencati diversi esempi di resistenza alla pressione:
- Un corpo a forma sferica che si muove nell'aria
- Una bicicletta
- nuotatori
- Un corpo cilindrico
- Un'auto in movimento
- Un profilo alare o alare con ampio angolo di attacco
- Un camion in movimento
- Un paracadutista che cade dal cielo
- Una barca che viaggia in acqua
- Un pezzo di mattone
La resistenza alla pressione è anche causata da un oggetto fermo attorno al quale passa il mezzo fluido. La razionalizzazione riduce la resistenza alla pressione.
Un corpo a forma sferica che si muove nell'aria
Un corpo di forma sferica subisce una resistenza ad alta pressione mentre si muove attraverso un fluido a causa della sua forma. Maggiore è la superficie, più particelle d'aria colpiranno e maggiore sarà la resistenza sperimentata dal corpo.
A causa della separazione dello strato limite nel caso di un corpo sferico si forma una scia di bassa pressione dietro il corpo.
Una bicicletta
La resistenza aerodinamica è infatti una delle principali forze resistive nel ciclismo, ogni ciclista deve superare la resistenza al vento. La resistenza alla pressione gioca un ruolo importante nel ciclismo, principalmente causato dalle particelle d'aria che si uniscono sulle superfici frontali e più distanziate sulle superfici posteriori creando una vasta differenza di pressione tra le estremità anteriori e posteriori.
Ogni ciclista che abbia mai pedalato con un forte vento contrario conosce la resistenza al vento. È estenuante! Per andare avanti, il ciclista deve spingere attraverso la massa d'aria davanti a lui.
nuotatori
Diverse forme di forze di trascinamento come l'attrito, la pressione e la resistenza delle onde agiscono continuamente su un nuotatore mentre scende nella piscina per il tocco finale al muro. La resistenza all'attrito si verifica come risultato dello sfregamento delle molecole d'acqua con il corpo del nuotatore, un corpo più liscio del nuotatore riduce l'attrito in una certa misura.
Mentre si nuota a velocità più elevate, si verifica un aumento della pressione nella regione frontale (testa del nuotatore) creando una differenza di pressione tra le due estremità del corpo del nuotatore. Questa differenza di pressione genera turbolenza dietro il corpo del nuotatore, questa forza di resistenza extra è la resistenza alla pressione.
La resistenza delle onde si verifica a causa del corpo del nuotatore immerso nell'acqua e in parte fuori dall'acqua. Tutta la forza di trascinamento dell'onda è generata dalla parte della testa e della spalla del corpo del nuotatore.
Un corpo cilindrico
Un corpo cilindrico è un esempio di corpo bluff che significa che viene creata una resistenza ad alta pressione a causa della sua forma. Un corpo bluff è un corpo la cui superficie non è allineata con le linee di flusso ogni volta che è posto in un flusso d'aria o liquido.
Un cilindro offre meno resistenza in termini di resistenza all'attrito, ma offre una grande resistenza alla pressione a causa della formazione di vortici dopo che il corpo si è spostato attraverso un'ampia regione di scia.
Un'auto in movimento
Nel caso di un'auto in movimento, l'entità della forza di trascinamento è uguale e agisce in direzione opposta alla forza che il motore crea alle ruote del veicolo. A causa di queste due forze uguali e opposte che agiscono sull'auto, la forza risultante netta diventa zero e l'auto può mantenere una velocità costante.
Se azzeriamo la forza prodotta dal motore mantenendo l'auto in posizione neutra per un po', allora solo la forza di trascinamento agisce sull'auto. In questa condizione, la forza netta è disponibile sull'auto e l'auto decelera.
La resistenza alla pressione deriva dai movimenti vorticosi che si creano nel fluido dal passaggio di un corpo. La resistenza è associata alla formazione di una scia nel flusso.
Un camion con area frontale piatta presenta un'elevata resistenza all'aria rispetto a un'auto sportiva con carrozzeria aerodinamica.
Un profilo alare con ampio angolo di attacco
Un flusso che subisce un aumento della pressione è noto come flusso in gradiente di pressione avverso. Dopo aver seguito questa condizione, uno strato limite abbastanza lontano si separa dalla superficie e crea vortici e vortici dietro il corpo. Di conseguenza aumenta la resistenza alla pressione (a causa dell'ampio differenziale di pressione tra le due estremità) e la portanza diminuisce.
In caso di un profilo alare con angolo di attacco maggiore, il gradiente di pressione avverso sulla parte posteriore superiore produce un flusso separato. A causa di questa separazione, la dimensione della scia aumenta e si verifica una perdita di pressione a causa della formazione di vortici. Di conseguenza aumenta la resistenza alla pressione.
Ad un angolo di attacco più elevato, una grande frazione del flusso sopra la parte superiore del profilo alare può essere separata, a questo punto la resistenza alla pressione è maggiore della resistenza viscosa.
Un camion in movimento
Nel caso di un autocarro commerciale, la resistenza alla pressione o alla forma è piuttosto elevata a causa della maggiore area della sezione trasversale frontale. La resistenza alla pressione prodotta è fortemente influenzata dalla forma e dalle dimensioni dell'oggetto.
I corpi con una sezione trasversale presentata più grande sperimentano una resistenza maggiore rispetto agli oggetti più sottili o aerodinamici.
La resistenza alla pressione segue l'equazione della resistenza che aumenta con il quadrato della velocità e quindi gioca un ruolo importante per i veicoli ad alta velocità.
Le prestazioni e l'efficienza del carburante di un veicolo dipendono da due forze aerodinamiche, resistenza alla pressione e resistenza all'attrito della pelle. Uno sforzo è sempre dato per modellare un corpo con meno resistenza.
Un paracadutista che cade dal cielo
Quando un paracadutista salta dall'aereo sia la resistenza dell'aria o la resistenza aerodinamica che la forza gravitazionale agiscono sul suo corpo. La forza gravitazionale rimane costante ma la resistenza dell'aria aumenta con l'aumento della velocità terrestre.
La forza delle particelle d'aria che colpiscono il corpo può essere modificata alterando la posizione del suo corpo (l'area della sezione trasversale del corpo). Questo cambia la velocità del paracadutista verso la terra.
La forza di resistenza (resistenza) sperimentata dal corpo può essere rappresentata dalla seguente formula:
Dove D è il coefficiente di resistenza,
p è la densità del mezzo, in questo caso aria,
A è l'area della sezione trasversale dell'oggetto, e
v è la velocità dell'oggetto.
Una barca che viaggia in acqua
Quando una barca passa attraverso un movimento fluido e vorticoso impostato dietro il corpo che si traduce in una resistenza alla pressione. Questa resistenza è associata alla formazione di scia che può essere osservata dietro una barca di passaggio.
Rispetto alla resistenza all'attrito, la resistenza alla pressione è meno sensibile al numero di Reynolds. La resistenza alla pressione è importante per flussi separati.
Questa forza di trascinamento può essere osservata sotto forma di una scia vista dietro una barca di passaggio.
Un pezzo di mattone
Un pezzo di mattone a causa della sua struttura simile a un corpo bluff subisce una resistenza ad alta pressione quando si muove attraverso un fluido.
Per un corpo bluff la fonte di resistenza dominante è la resistenza alla pressione e dipende sempre dall'area della sezione trasversale.
Sono Sangeeta Das. Ho completato il mio Master in Ingegneria Meccanica con specializzazione in Motori IC e Automobili. Ho circa dieci anni di esperienza nell'industria e nel mondo accademico. La mia area di interesse comprende motori IC, aerodinamica e meccanica dei fluidi. Puoi contattarmi a
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