Fizika

Közegellenállás  Ha azonos magasságból ejtünk le acélgolyót, illetve papírdarabot, azt tapasztalhatjuk, hogy a golyó lényegesen hamarabb leér. A papír pedig furcsa imbolygó mozgással halad, ami semmi esetre sem nevezhető egyenes vonalú egyenletesen változó mozgásnak. Hasonló jelenségnek lehetünk tanúi ősszel, levélhullás idején. Mindenki tapasztalta már azt is, hogy vízben előrehaladni lényegesen nehezebb, mint levegőben. A jelenségeknek az a magyarázata, hogy a vízben, levegőben vagy más folyadékokban és gázokban mozgó testekre fékező erő hat.

Környezetünk(pl a víz, a levegő) olyan erőhatást fejt ki a hozzá képest mozgó testekre, mely csökkenteni igyekszik a test és a közeg egymáshoz viszonyított sebességét. Ezt az akadályozó hatást közegellenállásnak nevezzük és a közegellenállási erővel jellemezzük.                                                             Jele: Fk A közegellenállási erő a test közeghez viszonyított sebességével ellenkező irányú.

Hogyan állapíthatjuk meg a közegellenállási erő nagyságát egy zuhanó test esetében? Belátható, hogy a sebesség növekedésével a közegellenállási erőnek nőnie kell. Ha pl. egy ejtőernyős vagy egy nagy magasságból lehulló esőcseppek mozgását vizsgáljuk, akkor kizárható, hogy jó néhány száz méterről esve végig gyorsulnának, hiszen akkor az ejtőernyős túl nagy sebességgel érne a talajra, az esőcseppek pedig átszakítanák az esernyőnket. Viszont csak abban az esetben mozoghat bármilyen test gyorsulás nélkül, állandó nagyságú sebességgel, ha a rá ható erők eredője nulla. Az esőcseppekre ható közegellenállási erő ezek szerint esés közben addig növekszik, amíg el nem éri a cseppre ható nehézségi erő értékét - eddig gyorsul a csepp is -, ezután pedig már egyenletes sebességgel közeledik a Föld felé. Ennek a végsebességnek vagy "utazási sebességnek" az elérésétől kezdve a dinamika alaptörvénye szerint a következő egyenlet érvényes a testre:                                                      Fk=m x g. Tehát egyenletes mozgással eső testek esetén a közegellenállási erő egyenlő nagyságú a testre ható nehézségi erővel. A nehézségi erő pedig meghatározható, ha megmérjük a test súlyát egyensúlyban. A közegellenállási erő függ: a közeg sűrűségétől, a test mozgásirányra merőleges legnagyobb keresztmetszetének nagyságától, a testnek a közeghez viszonyított sebességétől, a test alakjától. A közegellenállási erő matematikai alakja:                                                      F k =k·A·p· v 2                ahol k jelöli az alaki tényezőt, ρ a közeg sűrűsége, A a      mozgó test homlokfelületének keresztmetszete, míg a v a test és a közeg relatív sebessége. A közegellenállási erő szándékos csökkentése miatt egyre áramvonalasabb autók, repülőhépek, vonatok jelennek meg a közlekedésben A közegellenállási erő szándékos növelésére is tudunk mondani pár példát. Az ejtőernyősök a közegellenállási erő nagyságát növelik meg a hatalmas felületű ejtőernyővel. A közegellenállási erő segítheti is a mozgást. Például a vitorláshajókon a vitorlába fújó szél mozgatja a hajókat előre.