هناك ثلاث قوى تعمل على الحطام. أولًا ، هناك قوة الجاذبية للأسفل (Fز) بسبب التفاعل مع الأرض. تعتمد هذه القوة على كل من كتلة الجسم (م) ومجال الجاذبية (ز = 9.8 نيوتن لكل كيلوغرام على الأرض).
بعد ذلك ، لدينا قوة الطفو (Fب). عندما يتم غمر جسم ما في الماء (أو أي سائل) ، هناك قوة دفع صاعدة من الماء المحيط. حجم هذه القوة يساوي وزن الماء المزاح ، بحيث يتناسب مع حجم الجسم. لاحظ أن كلاً من قوة الجاذبية وقوة الطفو يعتمدان على حجم الجسم.
أخيرًا ، لدينا قوة سحب (Fد) بسبب التفاعل بين الماء المتحرك والجسم. تعتمد هذه القوة على كل من حجم الجسم وسرعته النسبية بالنسبة إلى الماء. يمكننا نمذجة مقدار قوة السحب (في الماء ، لا ينبغي الخلط بينه وبين سحب الهواء) باستخدام قانون Stoke ، وفقًا للمعادلة التالية:
رسم توضيحي: ريت ألين
في هذا التعبير ، R هي نصف قطر الجسم الكروي ، و μ هي اللزوجة الديناميكية ، و v هي سرعة السائل بالنسبة للكائن. تبلغ قيمة اللزوجة الديناميكية في الماء حوالي 0.89 × 10-3 كيلوغرام لكل متر في الثانية.
يمكننا الآن نمذجة حركة صخرة مقابل حركة قطعة ذهب في ماء متحرك. هناك مشكلة صغيرة واحدة بالرغم من ذلك. وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، فإن القوة الكلية المؤثرة على جسم ما تغير سرعة الجسم – ولكن مع تغير السرعة ، تتغير القوة أيضًا.
تتمثل إحدى طرق التعامل مع هذه المشكلة في تقسيم حركة كل كائن إلى فترات زمنية صغيرة. خلال كل فترة زمنية ، يمكنني أن أفترض أن صافي القوة ثابت (وهذا صحيح تقريبًا). بقوة ثابتة ، يمكنني بعد ذلك إيجاد سرعة الجسم وموضعه في نهاية الفترة. ثم أحتاج فقط إلى تكرار نفس العملية للفترة التالية.
اكتشاف المزيد من مباشر التقنية
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
