Siła ciągu


Siła ciągu w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Siła ciągu (ciąg) – siła będąca wynikiem działania silnika pojazdu, obiektu pływającego lub latającego. Siła ciągu jest siłą reakcji i powstaje zgodnie z III zasadą dynamiki w wyniku oddziaływania układu napędowego pojazdu z innymi ciałami.

W przypadku, gdy na ciało nie działają inne siły, siła ciągu wywołuje przyspieszenie ciała, a jej wartość określa II zasada dynamiki Newtona

F c = m a , {\displaystyle F_{c}=ma,}

gdzie:

a {\displaystyle a} przyspieszenie uzyskiwane przez pojazd [m/s²], m {\displaystyle m} masa pojazdu [kg].

Wartość siły ciągu jest liczbowo równa sile oddziaływania układu napędowego na otoczenie, ale zwroty obu sił są przeciwne.

Spis treści

Przykłady | edytuj kod

Siła ciągu silnika samochodowego | edytuj kod

Silnik wprawia w ruch obrotowy koła samochodu. Dzięki sile tarcia statycznego pomiędzy oponą o nawierzchnią jezdni, samochód działa na jezdnię pewną siłą skierowaną do tyłu. Jezdnia działa na samochód siłą reakcji o takiej samej wartości, ale skierowaną do przodu – jest to siła ciągu.

Siła ciągu śruby okrętowej | edytuj kod

Śruba okrętowa na statku nadaje energię kinetyczną wodzie skierowując ją do tyłu. II zasadę dynamiki można zapisać w tej sytuacji w postaci uogólnionej

F c = d p d t , {\displaystyle F_{c}={\frac {dp}{dt}},}

gdzie:

d p / d t {\displaystyle dp/dt} – prędkość zmiany pędu statku.

Zgodnie z zasadą zachowania pędu, zmiana pędu wody jest taka sama, zatem

F c = m d v d t , {\displaystyle F_{c}=m{\frac {dv}{dt}},}

gdzie:

m {\displaystyle m} – masa wprawianej w ruch wody, d v / d t {\displaystyle dv/dt} – przyspieszenie nadawane wodzie.

Wynika stąd, że siła ciągu wzrośnie, jeżeli zwiększy się rozmiar śruby (wówczas zwiększy się ilość wprawianej w ruch wody) i zwiększy się prędkość obrotów śruby (zwiększy się prędkość wody).

Siła ciągu silnika rakiety | edytuj kod

Siłę ciągu w tym przypadku można wyznaczyć podobnie jak dla śruby okrętowej, z tą jednak różnicą, że masa rakiety zmniejsza się podczas rozpędzania (rakieta zużywa paliwo). Inaczej mówiąc – ośrodek, od którego rakieta się odpycha, musi ona zabrać ze sobą. Siła ciągu rakiety jest określona wzorem:

F c = v d m d t , {\displaystyle F_{c}=v{\frac {dm}{dt}},}

gdzie:

v {\displaystyle v} – prędkość wylotowa [m/s], d m / d t {\displaystyle dm/dt} – szybkość spalania paliwa [kg/s].

Przy uwzględnieniu innych czynników wzór przybierze postać[1]

F c = v d m d t + A ( p w p a ) {\displaystyle F_{c}=v{\frac {dm}{dt}}+A(p_{w}-p_{a})}

gdzie:

p w {\displaystyle p_{w}} ciśnienie w strumieniu czynnika roboczego [Pa], p a {\displaystyle p_{a}} – ciśnienie w ośrodku zewnętrznym [Pa], A {\displaystyle A} pole powierzchni przekroju poprzecznego dyszy wylotowej [m²].

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. Hasło: „ciąg silnika (rakietowego)”, w: Kopernik, astronomia, astronautyka. Przewodnik encyklopedyczny, Włodzimierz Zonn (red.), PWN, Warszawa 1973, s. 58.

Linki zewnętrzne | edytuj kod

Na podstawie artykułu: "Siła ciągu" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy