سرعت حد

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو


در دینامیک شاره‌ها، یک جسم با سرعت حد (به انگلیسی: Terminal velocity) حرکت می‌کند، اگر سرعتش به خاطر نیروی مقاومت هوا، آب یا شاره‌ی دیگری که در آن حرکت می‌کند ثابت شود. یک جسم که در حال سقوط آزاد است هنگامی به سرعت حد می‌رسد که نیروی به سمت پایینِ گرانش (Fg) بامجموع نیروهای به سمت بالا (نیروی کشش و نیروی شناوری) مساوی شود. با نوشتن موازنه ی نیرو در راستای عمود برای کره ی در حال سقوط داریم:

Fg-FB-FD= 0


4/3πR^3g(ρs-ρf)=Fd

R، شعاع کره ی در حال سقوط، g شتاب گرانش، ρs چگالی کره و ρf چگالی سیال هستند.

برای پیش بینی سرعت حد یک ذره ی کروی در یک سیال نیوتنی در شرایط هم دما، معادلات پایستگی جرم و اندازه حرکت باید حل شوند. وجود جملات غیرخطی مربوط به اینرسی در معادله ی پایستگی اندازه حرکت، حل این معادلات را به شدت پیچیده می کند به طوری که حل مستقیم این معادلات تنها با فرض قابل صرف نظر بودن جملات اینرسی ممکن است. اینرسی کم در سرعت های بسیار پایین رخ می دهد و برای پیش بینی سرعت ذرات با سرعت های متوسط و بالا باید از روابط تجربی استفاده کرد.[۱]

حل کامل معادلات پایستگی جرم و اندازه حرکت برای ذره ی در حال سقوط در سیالات غیرنیوتنی به دلیل مکانیزم متفاوت انتقال تنش برشی در این سیالات بسیار پیچیده و حل های عددی تنها برای سرعت های بسیار پایین ممکن است. استفاده از روابط تجربی برای پیش بینی روند سقوط ذرات در این محیط ها، رایج ترین شیوه ی حل مسائل مهندسی مربوط به کنش و واکنش بیشن ذرات جامد و سیالات است. [۲]

پا نویس[ویرایش]

  1. Bird, R.B., Stewart, W.E., Lightfoot, E.N. Transport Phenomena. New York: J. Willey, 2007.
  2. Chhabra, R.P. Bubbles, drops, and particles in non-Newtonian fluids. Taylor & Francis, 2007.

منابع[ویرایش]

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Terminal velocity»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۱ ژوئن ۲۰۰۹).