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流體動力學 에서 抗力 ^[1] (抗力, drag, 끌림, 抵抗, 抵抗力)은 ‘物體가 流體 內를 움직일 때 이 움직임에 抵抗하는 힘’이다.

抗力은 摩擦力 과 壓力 으로 區分된다. 摩擦力은 物體의 表面에 平行한 方向으로 作用하며, 壓力은 物體의 表面에 垂直한 方向으로 作用한다.

流體 內에서 움직이는 固體 物體의 境遇, 抗力은 ‘流體의 流動과 同一한 方向으로 作用하는 모든 流體力學 敵 힘의 合’이다. 따라서 抗力은 物體의 움직임을 妨害하는 힘이다. 航空機 에서 推力 이 必要한 것은 바로 이 抗力이라는 힘을 克服하고 나아가기 위해서이다. 流體 流動의 方向에 垂直으로 作用하는 힘은 陽曆 (lift)이라고 한다.

物體에 對한 抗力은 無次元 數 人 抗力 計數 (Cd, drag coefficient, coefficient of drag)로 나타낼 수 있으며, 抗力 方程式 을 使用해 計算할 수 있다. 抗力 係數를 上手라고 假定한다면, 抗力은 速度의 제곱에 比例 한다.

抗力 方程式 [ 元本 編輯 ]

抗力 方程式 은 物體가 流體 內에서 움직일 때 作用되는 抗力을 計算하는 式으로서, 다음과 같다.

${\displaystyle {\mathbf {F} }_{d}=-{1 \over 2}\rho v^{2}AC_{d}{\hat {\mathbf {v} }}}$

여기서, 右側의 - 符號는 抗力이 物體의 動力과 反對 方向으로 作用하는 힘을 나타낸다 (純粹한 抗力 係數를 나타낼 때는 - 符號를 쓰지 않는다)

여기서,

${\displaystyle {\mathbf {F} }_{d}}$는 抗力

${\displaystyle \rho }$는 流體의 密度

${\displaystyle v}$는 流體에 對한 物體의 相對 速度 ( ${\displaystyle \mathbf {v} }$)의 速力

${\displaystyle A}$는 基準 面積

${\displaystyle C_{d}}$는 抗力 計數

${\displaystyle {\hat {\mathbf {v} }}}$는 速度의 方向을 나타내는 單位 벡터 이다. (앞에 붙은 音數 記號는 抗力이 이 速度 벡터의 反對 方向으로 作用함을 나타낸다)

基準 面積 ${\displaystyle A}$는 物體를 物體의 運動 方向에 垂直한 平面에 投影한 面積과 관계된다. 같은 物體에 對해서도 다른 基準 面積이 주어질 때가 있는데, 이 때에는 各各의 基準 面積에 對한 抗力 係數가 各各 주어져야 한다. 날개에 對해서는, 基準 面積은 前方 面積(frontal area)李 아닌 plane area이다.

抗力 係數는 無次元 常數이고, 例를 들면 自動車에 對해서는 0.25 ~ 0.45의 값을 가진다.

抗力 克服에 必要한 動力 [ 元本 編輯 ]

抗力을 克服하기 위한 動力은 다음과 같은 式으로 計算할 수 있다.

${\displaystyle P_{d}={\mathbf {F} }_{d}\cdot {\mathbf {v} }={1 \over 2}\rho v^{3}AC_{d}}$

위 式을 보면, 抗力을 克服하기 위한 動力이 速力의 3제곱에 比例 함을 알 수 있다. 例를 들어, 高速道路에서 80 km/h로 달리는 自動車가 空氣의 抗力을 克服하는 데에 7.5 kW의 動力이 必要하다고 하면, 같은 車가 160 km/h로 달린다면 60 kW라는 動力이 必要하게 된다.

抗力 方程式은 近似式日 뿐이며, 어떤 境遇에 있어서는 誤差가 클 수도 있는 式이라는 點에 留意하여야 한다. 따라서 이 式을 使用하기 위한 家庭을 할 때는 注意를 기울여야 한다.

스토크스의 法則 [ 元本 編輯 ]

 이 部分의 本文은 스토크스의 法則 입니다.

위의 抗力 方程式은 一般的인 境遇에 對한 式이다. 특수한 境遇로서 物體의 크기가 매우 작거나 速度가 매우 느린 境遇(레이놀즈 수가 ${\displaystyle Re<1}$)에는 스토크스의 法則이라 불리는 式을 適用할 수 있다. 抗力方程式에서와 달리, 스토크스의 法則에서는 抗力이 速度에 比例한다.

${\displaystyle {\mathbf {F} }_{d}=-b{\mathbf {v} }}$

여기서,

${\displaystyle b}$는 流體의 性質 및 物體의 크기와 관계된 常數

${\displaystyle {\mathbf {v} }}$는 物體의 速度이다.

物體가 求刑(sphere)인 특수한 境遇에는, 抗力係數를 다음과 같이 求할 수 있다.

${\displaystyle b=6\pi \eta r}$

여기서,

${\displaystyle r}$은 粒子의 스토크스 半徑

${\displaystyle \eta }$는 流體의 粘性 係數 이다.

같이 보기 [ 元本 編輯 ]

• 境界層
• 落下傘
• 받음角
• 附加 質量 (Added mass)
• 스톨
• 終端速度
• 수
  • 레이놀즈 수
  • 쿨리間-카펜터 수 (Keulegan?Carpenter number)
  • 抗力 計數
• 方程式
  • 모리슨 方程式 (Morison equation)
  • 베르누이 方程式
  • 抗力 方程式 (Drag equation)
• 法則
  • 스토크스의 法則
• 學問
  • 空氣力學
  • 船舶工學
  • 流體力學
  • 自動車 工學 (Automotive engineering)
  • 航空工學
• 效果
  • 마그누스 效果
  • 코안더 效果 (Coand? effect)
• 힘
  • 空氣力 (Aerodynamic force)
  • 壓力
    • 램 壓力 (Ram pressure)
  • 抗力
  • 遺骸 抗力 (妓生 抗力, Parasitic drag)

各州 [ 元本 編輯 ]