Page 196 - 6374

Вона називається силою лобового опору. Оскільки попереду тіла тиск більший від тиску в

2
області вихорів тіла на величину динамічного напору, тобто на величину /2, то сила
лобового опору пропорційна густині рідини , квадрату її відносної швидкості та площі

поперечного перерізу тіла , тобто

= , (23)
2
1

де – коефіцієнт пропорційності, який залежить від числа Рейнольдса, форми тіла та його
1
орієнтації у потоці рідини.

Отже, на тіло у рухомій рідині діють сили в’язкості і сили лобового опору. Сили
в’язкості діють на бокову поверхню тіла, сили лобового опору – на поверхню тіла, на яку

набігає потік рідини. Сили лобового опору виникають внаслідок того, що тіло, яке
омивається рідиною, змінює імпульс її елементів, тобто тіло діє з деякими силами на

елементи рідини. За третім законом Ньютона, з боку рідини тіло зазнаватиме такої самої дії
за величиною, але протилежної за напрямом. Сили в’язкості і сили лобового опору завжди

діють одночасно на тіла, розташовані у рухомій рідині. Оскільки сили лобового опору

пропорційні квадрату відносної швидкості, а сили в’язкості пропорційні першому степеню
швидкості, то при досить малій відносній швидкості руху рідини відносно тіла переважати-

муть сили в’язкості, а при великих швидкостях домінуючу роль відіграватимуть сили
лобового опору. Критерієм того, яка із сил відіграватиме основну роль, є число Рейнольдса.

Якщо < 1, то основну роль відіграють сили в’язкості, при > 1 – сили лобового опору.
З’ясуємо причини відривання пограничного шару і утворення вихорів. Завдяки силам

в’язкості у пограничному шарі швидкість частинок рідини поступово збільшується при

віддалянні від поверхні тіла. Внаслідок цього будь-який елементарний об’єм рідини у
граничному шарі має момент імпульсу відносно осі, що проходить через центр об’єму

перпендикулярно до напряму течії (рис. 11). Такий елемент об’єму рідини при певних

умовах відривається від поверхні тіла, утворюючи вихор.
Уявленнями про пограничний шар можна користуватися тільки для тієї частини тіла,

що розташована попереду місць, де відбувається відривання течії від поверхні тіла. Місця
відриву течії називають лінією відривання. За лінією відривання за тілом виникає область

потоку, довжина якого набагато перевищує характерні розміри тіла (рис. 10). Середня

швидкість течії в цій області менша від швидкості потоку рідини, що натікає на тіло, а сама
течія вихрова або турбулентна. Ця область утворює так звану вихрову доріжку Кармана.

При малих значеннях числа Рейнольдса рух рідини в пограничному шарі буде ламінарним, а