Astronomie

L'air/gaz peut-il être ralenti par friction

L'air/gaz peut-il être ralenti par friction

Le vent/l'air qui se déplace à des vitesses moyennes peut-il être ralenti par la cause de la friction ? En outre, les bulles d'air dans l'eau peuvent-elles être ralenties en raison de Friction? Merci de citer vos sources.


Oui, l'air et le gaz sont ralentis par frottement car ils ont une viscosité non nulle. De wikipédia :

La viscosité peut être conceptualisée comme la quantification de la force de friction interne qui se produit entre les couches adjacentes de fluide qui sont en mouvement relatif.

Oui, les bulles d'air dans l'eau sont ralenties par frottement car l'eau a une viscosité non nulle. Découvrez cette expérience youtube montrant les taux de montée des bulles entre des fluides de différentes viscosités.


Vitesse terminale

Ensuite, nous considérons une loi de force mécanique pour les fluides. (Par fluide, nous entendons un gaz ou un liquide.) Cette loi décrit une force exercée sur un objet qui se déplace à travers un fluide. Comme les lois des solides, les lois des fluides sont empiriques. La physique des fluides sera développée au chapitre 16 . Ici, nous ne nous intéressons qu'au mouvement des objets soumis aux forces exercées par les fluides. Nous allons prendre cette loi et explorer ses conséquences en utilisant les lois de Newton.

La taille, la forme et l'orientation d'un objet déterminent la force du fluide sur cet objet. Les nageurs et les parachutistes changent de forme et d'orientation en pliant, en tordant et en bougeant leurs bras et leurs jambes. Cela leur permet de manipuler les forces du fluide et par conséquent de contrôler leur vitesse et leur direction de mouvement. Les expressions des lois des fluides sont les plus simples pour les sphères. Nous limiterons donc nos considérations à l'étude des forces fluides agissant sur une sphère.

Le brouillard et la brume sont des collections de minuscules gouttelettes d'eau. Un examen attentif révèle que ces gouttelettes tombent très lentement. L'effet de la traînée sur la vitesse des gouttelettes est important par rapport à l'effet de la traînée sur la pomme tombante de Newton. Aux faibles vitesses des gouttelettes d'eau, la force de traînée est bien représentée par Loi de Stokes. Cette loi exprime la traînée, F, sur une sphère de rayon r se déplaçant avec la vitesse comme

où (grec eta) est une quantité empirique appelée la viscosité. La viscosité, dont nous parlerons à la section 15.7, est l'analogue fluide du coefficient de frottement cinétique. L'unité SI de viscosité est le kilogramme par mètre par seconde (kg/m · s).

Considérez le mouvement vertical d'une gouttelette de brouillard soumise aux forces de gravité et de traînée. Les gouttelettes commencent à se déplacer du repos. Au bout d'un certain temps, ils acquièrent une vitesse descendante. Deux forces agissent sur la gouttelette. Son poids, mg, est vers le bas, et la traînée, 6πηrν, est vers le haut. L'accélération de la gouttelette vers le bas est déterminée à partir de la deuxième loi de Newton

La caractéristique la plus frappante de ce résultat est peut-être la dépendance à la vitesse. Les objets en chute libre partagent une accélération commune g. L'accélération des gouttelettes (voir Figure 6.16) est g initialement (ν = 0), mais tombe ensuite à zéro. La vitesse augmente jusqu'à ce que les deux forces deviennent égales en amplitude. À ce stade, la vitesse est à un maximum appelé vitesse terminale , T. Réglage une = 0 dans l'éq. 6.15 on obtient pour la vitesse terminale

Graphique 6.16 . L'accélération d'une goutte de brouillard, une, est tracé en fonction de sa vitesse, . Initialement ν = 0 et l'accélération des gouttelettes est égale à g. Lorsque la vitesse atteint la vitesse terminale,T, l'accélération a été réduite à zéro.

Nous voyons à partir de cette relation que la vitesse terminale d'un objet est proportionnelle à la masse de l'objet ! Plus un objet est massif, plus il tombe rapidement à travers un fluide.

Pour déterminer la dépendance de la taille de la vitesse terminale, nous introduisons la densité de masse, ,

où le terme entre parenthèses est le volume de la goutte. En remplaçant cette expression par m dans l'éq. 6.16 rendements

La vitesse terminale d'une sphère de matériau donné (ρ fixe) varie directement avec le carré du rayon. Par exemple, le fait de doubler le rayon produit une multiplication par quatre de la vitesse terminale.

Vitesse d'une gouttelette de brouillard qui tombe

À l'aide d'un microscope, nous constatons que le rayon d'une petite gouttelette de brouillard est de 5,1 × 10 -6 m, soit environ cinq millièmes de millimètre (0,005 mm). (Ce rayon, typique des gouttelettes trouvées dans le brouillard et les nuages, est d'environ un dixième du rayon de la plus petite gouttelette visible à l'œil humain.) Nous pouvons utiliser cette mesure pour obtenir la vitesse de sédimentation de la gouttelette, en supposant que Stokes' la loi est vraie (pour l'air, η = 1,90 × 10 −5 kg/m · s).

Nous commençons par l'équation. 6,17 pourT.

En utilisant = 10 3 kg/m 3 pour l'eau, on obtient

Une goutte tombant à cette vitesse met 37 s pour tomber de 1 m.

Vous attendriez-vous à ce que les élastiques obéissent à la loi de Hooke ? Expliquer.

Un article de journal rapporte qu'un matériau a été découvert qui est utile pour la fabrication de ressorts qui exerceront une force de rappel proportionnelle au carré de leur déplacement par rapport à l'équilibre. Une source pourrait-elle avoir cette propriété ? Expliquer.

Expliquez pourquoi l'action de freinage d'une voiture est moindre si la voiture dérape que si la voiture ne dérape pas mais est sur le point de déraper.

Quelles méthodes les services routiers utilisent-ils pour modifier le coefficient de friction entre les pneus routiers et automobiles ? Quel effet le temps a-t-il sur le coefficient de frottement ? De quelles méthodes disposent les propriétaires de voitures pour modifier le coefficient de frottement ?

Qu'est-ce qui empêche généralement les gouttes de pluie de devenir aussi grosses que des grêlons ?


Réponses et réponses

Um, friction statique vs friction dynamique ??

FWIW, j'ai utilisé une technique connexe pour déplacer nos énormes bancs de laboratoire en acier. J'ai pris "Trois gros gars" ou juste moi maigre. L'astuce consistait à utiliser la légère flexibilité du cadre du banc. Je tirais sur un banc, puis je donnais un coup de pied dans la jambe la plus proche pour le démarrer. Le banc se tortillait, ses pieds devenaient des pendules et je le « promenais » le long de l'allée sans plus tarder.

Je ne peux pas parler pour @Nik_2213 , mais oui, les vibrations ne laissent pas le frottement entrer dans la plage statique, qui, à quelques exceptions près, est supérieure au frottement dynamique.

Il est beaucoup plus difficile dans la plupart des cas de faire bouger deux surfaces l'une contre l'autre plutôt que de les maintenir en mouvement.

Il y a d'autres choses en jeu à la vitesse : air/gaz entraîné, lubrifiant éventuellement vaporisé, changements de viscosité du lubrifiant dus à la pression/température, échauffement de la surface. autres.

Je crois cependant que vous examinez un cas spécial bien documenté d'expérience de frottement statique par rapport à dynamique.

Je creusais davantage et j'ai vu cette explication sur la fiche technique du fabricant de la lame à ultrasons. Il a dit que « , Cet effet cocon élimine pratiquement le collage du produit". Cela semble-t-il plausible ? Comment décrirais-je cela comme un phénomène physique ?

Pièces jointes

Le mode d'oscillation déterminera le principe employé pour couper.

1. Oscillation verticale simple, hache. Il remplace le frottement statique par un frottement dynamique, peut introduire un cocon d'air.

2. L'oscillation sur toute la longueur de la lame tranche. Il convertira la friction statique en friction dynamique, mais introduit moins d'air.

3. Oscillation latérale, ouverture de la saignée et introduction d'air. Ce sera désordonné.

Les fentes du cutter me semblent être là pour favoriser le mode d'oscillation verticale
La qualité de coupe peut être due au fait que le couteau reste propre ce qui réduit le collage.

Cela peut être ou non l'effet principal, mais tirer ou pousser un couteau longitudinalement lorsqu'il avance dans une coupe a un résultat utile. La force de frottement du matériau sur le plat du couteau a une grandeur plus ou moins fixe. Ce frottement agit à l'opposé de la direction du mouvement relatif. Si le couteau se déplace principalement longitudinalement, ce frottement dynamique agit principalement longitudinalement. La composante de friction qui s'oppose alors à l'avancée du couteau dans la coupe est réduite.

La vibration a un avantage sur les courses longues car elle élimine le besoin de soutenir le matériau contre la force de frottement longitudinale. La propre inertie du matériau fait le travail.

Une vibration verticale dans et hors de la coupe aurait à peu près le même effet. La moyenne temporelle des forces de friction momentanément ascendantes et momentanément descendantes peut atteindre en moyenne quelque chose d'assez petit, même si le mouvement net est en moyenne vers le bas.


L'air/gaz peut-il être ralenti par friction - Astronomie

La traînée est la force aérodynamique qui s'oppose au mouvement d'un avion dans l'air. La traînée est générée par chaque partie de l'avion (même les moteurs !). Comment la traînée est-elle générée ?

La traînée est un force mécanique. Il est généré par l'interaction et le contact d'un corps solide avec un fluide (liquide ou gaz). Il n'est pas généré par un champ de force, au sens d'un champ gravitationnel ou d'un Champ électromagnétique, où un objet peut affecter un autre objet sans être en contact physique. Pour que la traînée soit générée, le corps solide doit être en contact avec le fluide. S'il n'y a pas de fluide, il n'y a pas de traînée. La traînée est générée par la différence de vitesse entre l'objet solide et le fluide. Il doit y avoir un mouvement entre l'objet et le fluide. S'il n'y a pas de mouvement, il n'y a pas de traînée. Cela ne fait aucune différence si l'objet se déplace à travers un fluide statique ou si le fluide passe devant un objet solide statique.

La traînée est une force et est donc une quantité vectorielle ayant à la fois une amplitude et une direction. La traînée agit dans une direction opposée au mouvement de l'avion. La portance agit perpendiculairement au mouvement. De nombreux facteurs influent sur l'ampleur de la traînée. De nombreux facteurs affectent également la portance, mais certains facteurs sont propres à la traînée de l'avion.

On peut considérer la traînée comme une friction aérodynamique, et l'une des sources de traînée est la friction de la peau entre les molécules de l'air et la surface solide de l'avion. Étant donné que le frottement cutané est une interaction entre un solide et un gaz, l'amplitude du frottement cutané dépend des propriétés à la fois du solide et du gaz. Pour le solide, une surface lisse et cirée produit moins de frottement cutané qu'une surface rugueuse. Pour le gaz, la grandeur dépend de la viscosité de l'air et de la grandeur relative des forces visqueuses au mouvement de l'écoulement, exprimée en nombre de Reynolds. Le long de la surface solide, une couche limite de flux de faible énergie est générée et l'amplitude du frottement cutané dépend des conditions dans la couche limite.

Nous pouvons également considérer la traînée comme une résistance aérodynamique au mouvement de l'objet à travers le fluide. Cette source de traînée dépend de la forme de l'avion et est appelée traînée de forme. Lorsque l'air circule autour d'un corps, la vitesse et la pression locales sont modifiées. Étant donné que la pression est une mesure de la quantité de mouvement des molécules de gaz et qu'un changement de quantité de mouvement produit une force, une distribution de pression variable produira une force sur le corps. Nous pouvons déterminer l'amplitude de la force en intégrant (ou en additionnant) la pression locale multipliée par la surface autour de l'ensemble du corps. La composante de la force aérodynamique qui s'oppose au mouvement est la traînée la composante perpendiculaire au mouvement est la portance. La force de portance et la force de traînée agissent à travers le centre de pression de l'objet.

Il y a une composante de traînée supplémentaire causée par la génération de portance. Les aérodynamiciens ont nommé cette composante la traînée induite. On l'appelle aussi « traînée due à la portance » car elle ne se produit que sur des ailes de levage finies. La traînée induite se produit parce que la distribution de la portance n'est pas uniforme sur une aile, mais varie de la racine à la pointe. Pour une aile de levage, il existe une différence de pression entre les surfaces supérieure et inférieure de l'aile. Des tourbillons se forment aux extrémités des ailes, ce qui produit un écoulement tourbillonnant très fort près des extrémités des ailes et décroissant vers l'emplanture de l'aile. L'incidence locale de l'aile est augmentée par la flux induit du tourbillon de pointe, donnant une composante supplémentaire, orientée vers l'aval, à la force aérodynamique agissant sur l'aile. La force s'appelle traînée induite car il a été "induit" par l'action des tourbillons de pointe. L'ampleur de la traînée induite dépend de la quantité de portance générée par l'aile et de la répartition de la portance sur l'envergure. Les ailes longues et minces (dans le sens de la corde) ont une faible traînée induite Les ailes courtes avec une grande corde ont une traînée induite élevée. Les ailes avec une distribution de portance elliptique ont la traînée induite minimale. Les avions de ligne modernes utilisent des winglets pour réduire la traînée induite de l'aile.

Deux sources supplémentaires de traînée sont traînée de vague et ram glisser. Lorsqu'un avion approche de la vitesse du son, des ondes de choc sont générées le long de la surface. Les ondes de choc produisent un changement de pression statique et une perte de pression totale. La traînée des vagues est associée à la formation des ondes de choc. L'amplitude de la traînée des vagues dépend du nombre de Mach de l'écoulement. La traînée dynamique est produite lorsque de l'air libre est amené à l'intérieur de l'avion. Les moteurs à réaction amènent de l'air à bord, mélangent l'air avec le carburant, brûlent le carburant, puis évacuent les produits de combustion pour produire une poussée. Si nous regardons l'équation de poussée de base, il y a un terme de vitesse d'entrée de débit massique qui est soustrait de la poussée brute. Ce terme de « poussée négative » est la traînée du vérin. Les entrées de refroidissement sur l'avion sont également des sources de traînée dynamique.

Vous pouvez visionner un court métrage d'"Orville et Wilbur Wright" discutant de la force de traînée et de son impact sur le vol de leur avion. Le fichier vidéo peut être enregistré sur votre ordinateur et affiché sous forme de podcast sur votre lecteur de podcast.


Qu'est-ce que l'aérophagie ?

La définition simple de l'aérophagie est lorsque vous avalez trop d'air dans votre tractus gastro-intestinal. Le terme fait généralement référence à l'ingestion d'air inconsciemment et à des niveaux suffisamment élevés pour provoquer des problèmes gastro-intestinaux.

La plupart des gens avalent un peu d'air en parlant, en mangeant ou en buvant. Mais en cas d'aérophagie, la quantité d'air avalée est si importante qu'elle peut provoquer des ballonnements abdominaux, des douleurs intestinales et des rots excessifs, des éructations ou des hoquets.

La majorité de l'air avalé est généralement renvoyé, mais avec l'aérophagie, l'air peut régulièrement passer de l'estomac dans l'intestin grêle. Lorsque vous vous allongez pour dormir la nuit, cette quantité est susceptible d'augmenter considérablement.

Une fois que cet air est dans votre tractus gastro-intestinal, tout ce qui n'est pas absorbé dans l'intestin grêle (principalement l'oxygène) doit aller quelque part. Ce passage entraîne souvent des ballonnements abdominaux et des crampes intestinales douloureuses.


4. Pas assez d'évents de retour

Un système CVC à air pulsé typique est conçu pour un système en boucle fermée. Dans un monde parfait, il produit une certaine quantité d'air, et cet air est distribué dans toute la maison de sorte que la même quantité d'air est renvoyée de la maison, conditionnée, puis redistribuée.

Chaque zone qui reçoit une quantité mesurée d'air doit également être en mesure de renvoyer la même quantité d'air au système. Si le retour n'est pas suffisant :

C'est un concept similaire à souffler dans une paille : tant que les deux extrémités sont ouvertes, vous pouvez souffler autant d'air que la taille de la paille le permet. Mais dès que vous limitez une extrémité, la quantité d'air qui peut passer à travers la paille devient limitée. Fermez une extrémité jusqu'au bout et la quantité d'air que vous pouvez insuffler devient limitée !

Vous rencontrez un chauffage et un refroidissement inégaux dans votre maison ? Appelez National Heating and Air Conditioning aujourd'hui au (513) 621-4620 pour en savoir plus sur nos services de CVC à Cincinnati, Ohio !


5 réponses 5

Si la voiture a une transmission à variation continue idéale (afin que le moteur puisse toujours fournir toute sa puissance aux roues), et des pneus infiniment collants (afin qu'ils ne patinent pas au début), et que vous ne considérez pas la traînée ou tout autre facteur du monde réel, alors l'énergie cinétique de la voiture augmente à un rythme constant. Ce taux est la puissance du moteur. La vitesse augmenterait proportionnellement à $sqrt t$, il faudrait donc exactement trois fois plus de temps (également trois fois plus de gaz/air) pour passer de 50 mph à 100 mph que pour passer de 0 mph à 50 mph.

Même avec tous les facteurs du monde réel ajoutés - résistance de l'air, transmission, pneus, etc. - le fait qu'une voiture roulant à 100 mph ait quatre fois plus d'énergie cinétique qu'une voiture roulant à 50 mph est un facteur majeur dans la raison pour laquelle elle prend tellement plus de temps pour aller 50-100 que 0-50. Les moteurs ne peuvent tourner que si vite - vous ne pouvez pas atteindre 100 mph en première vitesse. Lorsque vous passez à la vitesse supérieure, le moteur fournit toujours la même puissance, mais le rapport de démultiplication plus élevé signifie que la force transmise à la route est moindre. De nombreuses voitures peuvent transmettre suffisamment de force pour faire glisser les roues motrices sur l'asphalte en première vitesse. Très peu peuvent le faire en cinquième vitesse (ou même en troisième). Ainsi, lorsque vous approchez de 100 mph, votre accélération est beaucoup moins importante qu'au départ. La résistance de l'air ne fait qu'augmenter l'effet.

Non. Il existe d'autres forces opposées non linéairement liées, telles que le frottement des roulements, par exemple. Et le frottement entre le pneu et la route.

Considérons la logique de votre question par rapport à la physique. Étant donné l'absence de résistance de l'air de l'air, aucune résistance interne du moteur, aucune résistance des pièces du système d'entraînement :

  • « Pour passer de 0 à 50 m/s, il faut une certaine force. Pour passer de 50 à 100, il faut une force égale sur un temps égal, mais il faut plus d'énergie. » C'est vrai. Accélération = Force/Masse. A force et masse constantes, l'accélération reste la même. Temps = (changement de vitesse)/Accélération, donc le temps est le même. Distance = (Vitesse moyenne) x temps, et la vitesse moyenne augmentera, et par conséquent, la distance parcourue aussi. Énergie = Force x Distance, donc l'énergie requise augmentera.
  • ". Il faudrait donc plus d'apport de gaz pour la seconde moitié, ce qui signifie que la force diminuerait lentement à mesure qu'elle accélère, ce qui entraînerait un temps plus long pour atteindre la vitesse si l'apport de gaz n'était pas modifié. , car c'est généralement le cas. Cependant, la consommation d'essence par seconde devrait augmenter car la masse de la voiture est poussée sur une plus grande distance par unité de temps pendant l'accélération de 50 à 100 m/s. La force agit sur une plus longue distance.
  • La morale de l'histoire est que le déplacement sous la force (dans ce cas requis pour surmonter la tendance de la masse de la voiture à résister à l'accélération) nécessite de l'énergie. S'il n'y a pas de force de résistance à vaincre, aucune énergie n'est nécessaire pendant la croisière (vitesse constante). C'est l'attrait d'Hyperloop.

Pour le cas incluant la résistance de l'air, les pertes par friction du moteur, les pertes de la transmission, il est alors facile de montrer que la résistance de l'air et les pertes par friction sont plus élevées à une vitesse plus élevée.

Une autre équation pour la puissance est $P=Fv$. Si la puissance de sortie du moteur est constante, à mesure que la vitesse augmente, la force sur la voiture doit diminuer. D'après la 2e loi de Newton, $F=ma$, ce qui signifie que l'accélération diminue lorsque la vitesse augmente. Cela signifie que la voiture mettra plus de temps pour passer de 50 m/s à 100 m/s qu'il n'en a fallu pour passer de 0 m/s à 50 m/s.

Considérez une expérience de pensée qui, je pense, puisera dans votre intuition.

Vous avez une voiture sur la route, et sur son toit vous avez une plate-forme extrêmement longue (comme une piste de porte-avions), avec une autre voiture sur cette piste. Les deux voitures vont rouler dans la même direction.

Nous ne tiendrons pas compte du défi technique de cela et supposerons que la piste supportée par la voiture inférieure est suffisamment longue pour que la voiture supérieure puisse parcourir une certaine distance le long de celle-ci. Nous ne tiendrons pas compte également des effets de traînée causés par l'air ou par des pièces mécaniques, et nous supposerons que la piste est plus ou moins en apesanteur (donc les seules choses avec un poids substantiel sont les voitures et les pilotes à l'intérieur).

Maintenant, le conducteur de la voiture inférieure met le pied à terre et amène toute la configuration à 50 mph (de toute évidence, porter le poids des deux voitures signifie qu'il consomme deux fois plus de carburant à cette étape). Alors maintenant, les deux voitures roulent à 50 mph par rapport au sol, et la voiture supérieure se déplace à zéro mph par rapport à la piste.

Étant dans un environnement sans traînée, toute cette configuration naviguera à 50 mph sans autre apport d'énergie - le conducteur inférieur pourrait éteindre son moteur, s'il le souhaitait, et les deux voitures navigueraient vers le coucher du soleil.

Passons maintenant au conducteur de la voiture supérieure sur la piste. Puisqu'il fait déjà 50 mph par rapport au sol, il s'ensuit qu'il peut mettre le pied à terre, et quand il atteindra 50 mph sur la piste, il fera 100 mph par rapport au sol, non ?

Alors la voiture supérieure se met en route. Mais quand il met le pied à terre, la voiture inférieure portant la piste ralentit par rapport au sol presque autant que la voiture supérieure gagne par rapport à la piste ! C'est comme si la piste glissait sous lui, de sorte que lorsqu'il atteint 50 mph par rapport à la piste, la piste elle-même (et la voiture inférieure) a arrêté par rapport au sol, et le conducteur supérieur ne fait donc toujours que 50 mph par rapport au sol !

En d'autres termes, toute l'énergie fournie par le moteur de la voiture supérieure, même s'il accélère le long de la piste à 50 mph, est entrée en ralentir la piste tandis que la voiture supérieure a maintenu sa vitesse constante par rapport au sol. Il a le pied à terre depuis plusieurs secondes, et n'a pas gagné de vitesse supplémentaire par rapport au sol !

Ce que cela montre, c'est que, une fois que le conducteur inférieur a amené l'ensemble de la configuration à 50 mph, pour que la voiture supérieure accélère par rapport au sol, tous les deux les conducteurs doivent garder le pied sur l'accélérateur en quantités égales - la voiture supérieure met le pied sur l'accélérateur pour se déplacer le long de la piste, et le conducteur inférieur met le pied sur l'accélérateur pour s'assurer que la voiture inférieure qui supporte la piste maintient sa vitesse de 50 mph par rapport au sol, contre la poussée des roues de la voiture supérieure. Alors maintenant, vous avez deux moteurs fonctionnant de manière égale, juste pour accélérer la voiture (supérieure) (le moteur de la voiture inférieure doit fonctionner uniquement pour maintenir sa vitesse contre les forces exercées par la cabine supérieure contre la piste).

En théorie, sans traînée, les voitures pourraient être réglées de manière à pouvoir accélérer presque indéfiniment, mais chaque fois que le moteur est encore suralimenté par l'engrenage, la quantité de couple aux roues diminue, de sorte que finalement leur accélération (bien qu'elle soit à plein régime) ralentirait à un rampement infinitésimal, parce que le moteur a une sortie d'énergie maximale fixe.

Et quelque part dans ce scénario, se trouve la raison pour laquelle il faut beaucoup plus de carburant pour passer de 50 mph à 100 mph, que pour passer de 0 mph à 50 mph. Et en fait, de 0 mph à n'importe quelle vitesse donnée, chaque doublement de la vitesse, prend deux fois plus d'énergie de nouveau, comme l'énergie nécessaire pour atteindre la vitesse déjà acquise.

Donc, atteindre 50 mph ne prend pas 50 fois l'énergie qu'il a fallu pour atteindre 1 mph - il faut des millions de fois plus d'énergie qu'il n'en faut pour atteindre 1 mph.

Le bénéficiaire de tout cet apport d'énergie supplémentaire est la croûte terrestre elle-même, qui est à nouveau abandonnée (principalement en chaleur et en dégradation chimique et structurelle des plaquettes et des disques de frein) lorsque la voiture freine.

Cela semble être une situation contre-intuitive, mais elle est tout à fait familière à notre expérience quotidienne. Il faut deux fois plus d'énergie pour atteindre un rythme de course que pour atteindre un rythme de marche, et deux fois plus pour s'arrêter à nouveau (puisque les humains n'ont pas de "pièces de freinage" séparées comme les voitures, et cela doit principalement être fait avec la puissance musculaire).

C'est simplement par convention que nous utilisons des compteurs de vitesse linéaires plutôt que logarithmiques, de sorte qu'une augmentation linéaire de la vitesse numérique entraîne une augmentation exponentielle de l'énergie. D'autres aspects des sens humains sont similaires - par exemple, avec notre audition, un doublement du perçu l'intensité d'un son, implique en fait une augmentation exponentielle de la puissance de l'onde sonore.


Calcul de la résistance de l'air :

La résistance de l'air est généralement calculée à l'aide de l'équation de traînée, qui détermine la force subie par un objet se déplaçant dans un fluide ou un gaz à une vitesse relativement élevée. Cela peut s'exprimer mathématiquement par :

Dans cette équation, FD représente la force de traînée, p est la densité du fluide, v est la vitesse de l'objet par rapport au son, UNE est la section transversale, et CD est le coefficient de traînée. Le résultat est ce qu'on appelle “la traînée quadratique”. Une fois cela déterminé, le calcul de la quantité de puissance nécessaire pour surmonter la traînée implique un processus similaire, qui peut être exprimé mathématiquement comme suit :

Ici, PD est la puissance nécessaire pour vaincre la force de traînée, Fd est la force de traînée, v est la vitesse, p est la densité du fluide, v est la vitesse de l'objet par rapport au son, UNE est la section transversale, et CD est le coefficient de traînée. Comme il le montre, les besoins en puissance sont le cube de la vitesse, donc s'il faut 10 chevaux pour aller à 80 km/h, il faudra 80 chevaux pour aller à 160 km/h. En bref, un doublement de la vitesse nécessite une application de huit fois la quantité de puissance.

Un F-22 Raptor atteignant une vitesse suffisamment élevée pour obtenir un bang sonique. Crédit : étrangesounds.org


2 Méthodes et matériels

Nous avons effectué du CO direct2/Mesures de flux DMS à bord du RV Sonne naviguant de Durban, SA à Port Louis, MU (SO 234-2, 8-20 juillet 2014) et de Port Louis, MU à Malé, MV (SO 235, 23 juillet au 8 août 2014). La trajectoire de croisière est illustrée à la figure 1. De plus, nous avons enregistré des concentrations de CO en vrac dans l'air et l'eau de mer.2 et DMS. Les observations météorologiques de base ont été effectuées par la station météorologique automatisée du navire. Nous avons utilisé l'algorithme de la National Oceanic and Atmospheric Administration Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment (NOAA COARE) 3.5 pour décrire l'état de la couche limite. La vitesse du vent utilisée tout au long du texte est mesurée par la station météorologique du navire puis recalculée par les paramètres de stabilité de COARE pour vous10m (Figure 2).

2.1 Covariance de Foucault

(11)

Nous avons corrigé les mesures du vent pour le mouvement du navire sur la base d'Edson et al. (1998) et Miller et al. (2010). Nous avons également inclus la mise à jour de l'ajustement planaire et de la distorsion d'écoulement par Landwehr et al. (2015). De plus amples informations sur la correction de mouvement sont disponibles dans les informations complémentaires. Les accélérations linéaires, les vitesses angulaires, le cap/le cap du navire et la vitesse du navire requis ont été enregistrés par une unité de navigation inertielle (30 Hz, Landmark 10, Gladiator Technologies) et un GPS, fréquence d'échantillonnage de 1 Hz. Les deux appareils étaient également montés sur le mât de mesure. De plus, nous avons enregistré les propriétés atmosphériques et les données de navigation à l'aide des capteurs intégrés du navire à une fréquence d'échantillonnage de 1 Hz. Sauf indication contraire, toutes les données présentées ont été enregistrées par notre système de mesure de covariance de Foucault.

2.1.1 Mesures de covariance de Foucault DMS

Nous avons enregistré les concentrations de DMS dans l'air à 5 Hz dans le conteneur du laboratoire à l'aide d'un spectromètre de masse à ionisation chimique à pression atmosphérique (AP-CIMS) similaire à ceux décrits par Marandino et al. ( 2007 ) et Saltzman et al. (2009). L'air a été prélevé du mât à la proue du navire (11 m au-dessus du niveau de la mer) et pompé à un débit de 50 à 70 L/minle total à travers un tube en polytétrafluoroéthylène de 25 m de long jusqu'à l'AP-CIMS. Ce flux du mât a été sous-échantillonné (2 L/min) et séché à l'aide d'une membrane Nafion (Perma Pure) avant analyse par l'AP-CIMS. Pour l'étalonnage, nous avons ajouté en continu un standard DMS deutéré (DMS-d3, 2,28 ppm CChar) à l'entrée à un débit de 2 mL/min Débitstd. Utilisation du rapport de comptage des comptages DMS deutérés66 aux comptes de DMS naturels63, le rapport de mélange de DMS atmosphérique, DMSair, a été calculé comme suit : (12)

2.1.2 CO2 Mesures de covariance de Foucault

Le CO2 Les mesures de covariance de Foucault ont été effectuées sur le même mât et dans le même conteneur de laboratoire que le système de covariance de Foucault DMS. L'échantillon d'air a été collecté à côté de la prise d'air du DMS et pompé à 15 L/min à travers un tube DECABON de 25 m, 1/2" vers le conteneur de laboratoire avec le CO2 système de mesure. Nous avons utilisé un système de mesure infrarouge non dispersif (LI-7200 de Licor) dans la configuration de Miller et al. ( 2010 ) pour mesurer la pression partielle sèche de CO2 dans l'atmosphère. Les données ont été collectées à 10 Hz avec deux en ligne LI-7200. Nous avons placé une membrane Nafion (Perma Pure) entre les deux LI-7200 pour assécher le flux d'air et éviter toute interférence due aux fluctuations de la vapeur d'eau. La pression d'air de l'échantillon a été mesurée entre les deux LI-7200 à l'aide d'un transducteur de pression (Mensor CPT6100) et corrigée à la pression de chaque cellule de Licor à l'aide du transducteur de pression différentielle interne. Dans cette analyse, seules les données du deuxième (courant d'air séché) LI-7200 sont présentées.

2.1.3 Post-traitement

Au total, nous avons enregistré 130,15 heures de mesures DMS et 281,7 heures de CO2 mesures, qui remplissaient le critère de direction du vent relatif de ±90° depuis la proue et l'exigence de direction du vent stable (±10°) (Landwehr et al., 2015 ).

Nous séparons le DMS et le CO2 enregistre en intervalles de course (taille de pas de 10 min), chaque 29,6 min et les a fusionnés avec les données de vent et de navigation enregistrées simultanément. En conséquence, nous avons obtenu 477 DMS et 942 CO2 enregistrements de données et les a examinés pour détecter les pics, les dysfonctionnements, les anomalies à haute et basse fréquence. La détermination du retard s'est faite en deux étapes. Tout d'abord, nous définissons le délai à la valeur obtenue à partir des tests de délai. Ensuite, pour augmenter la précision du délai, nous avons croisé le vent enregistré w' et la concentration dans l'air respective c' et définissez le délai sur la corrélation positive maximale (flux hors de l'océan) ou sur une corrélation négative maximale (flux dans l'océan). Au bon moment, le cospectre et le graphique de corrélation croisée ont été examinés à la recherche d'anomalies, et une décision de réussite ou de rejet a été prise. Par la suite, 435 DMS et 266 CO2 les intervalles ont été corrigés pour la perte de haute fréquence dans le tube. Une description de la corrélation croisée du retard et de la correction haute fréquence est fournie dans les informations complémentaires. Exemples de spectres de gaz et c'w' cospectres sont dans les informations à l'appui.

2.2 Mesures d'air et d'eau de mer en vrac

La concentration de DMS dans l'eau de mer a été mesurée à l'aide d'un système de purge et de piège relié à un système GC-MS (GC/MS Agilent 7890A/Agilent 5975C) fonctionnant en mode ion unique. Nous avons échantillonné toutes les 3 heures à partir d'un flux constant provenant du bassin lunaire du navire (5 m de profondeur). Les échantillons ont été mesurés dans les 15 minutes suivant la collecte en purgeant les gaz de l'échantillon d'eau pendant 15 minutes, en séchant le flux gazeux à l'aide de carbonate de potassium et en préconcentrant les gaz dans un piège refroidi à l'azote liquide. Après préconcentration, le piège a été chauffé et les gaz ont été injectés dans le GC. Nous avons analysé, au total, 162 échantillons d'eau de mer DMS. Une description détaillée de la procédure de mesure est fournie dans Zavarsky et al. (2017).

Nous avons utilisé les rapports de mélange de DMS moyens du système de covariance de Foucault comme rapports de mélange de DMS d'air en vrac. Ces valeurs ont été comparées à des mesures utilisant des échantillons de cartouches d'air en acier inoxydable (hauteur d'échantillonnage de 25 m), prélevées toutes les 3 heures en même temps que les échantillons d'eau de mer DMS et analysées pour plus de 50 gaz, dont le DMS et l'isoprène, à l'Université de Miami. . Ils ont montré un bon accord.

Mesures océaniques de pCO2 ont été réalisées en utilisant le montage décrit dans Arevalo-Martinez et al. (2013). L'eau a été prélevée à bord à l'aide d'une pompe submersible installée dans le bassin lunaire du navire à environ 5 m de profondeur et a ensuite été prélevée à un débit d'environ 5 L/min à travers l'équilibreur de type Weiss. L'échantillon d'air provenant de l'espace libre de l'équilibreur a été pompé en continu à travers les instruments, puis de nouveau vers la chambre d'équilibration formant une boucle fermée. The air stream was dried using a refrigerated air dryer and a Nafion dryer before being injected into the analyzer (LI-COR, USA LI-6252) in order to diminish interferences due to the water vapor content of the sample. Every minute a data point was recorded. The LI-COR analyzer was calibrated regularly using three nonzero standards traceable to World Meteorological Organization scale. Atmospheric air measurements were accomplished by drawing air into the system from an air inlet located at the ships mast at about 30 m height. The intake temperature was measured by a calibrated Seabird thermosalinograph (SBE37), which was installed next to the seawater intake. Due to a broken temperature sensor we had to estimate the temperature in the equilibrator by using the temperature readings of an Aanderaa oxygen optode (model 4330) which was installed in a flow-through box next to the Weiss equilibrator. The optode's temperature was compared to the SBE37. The temperature readings agreed within 0.05°C. Following the standard operating procedure described in Dickson et al. ( 2007 ) and the procedures described in Pierrot et al. ( 2009 ) the pCO2 at seawater temperature was calculated from measured XCO2. Based on the accuracy of temperature, pressure, and XCO2 measurements, the resulting accuracy of the seawater pCO2 measurements is estimated to be better than 5 μatm.

2.3 Hybrid Model

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2.4 COARE

The NOAA COARE 3.5 algorithm (Edson et al., 2013 ) is an update from its first version COARE 2.5 (Fairall, Bradley, Godfrey, et al., 1996 Fairall, Bradley, Rogers, et al., 1996 ) and provides stability parameters and standard meteorological variables of the boundary layer from bulk measurements. We used the ship's meteorological data and COARE 3.5 to calculate relevant boundary layer parameters and vous10m. Data outages, if longer than 30 min, of wind speed and wind direction in the ships' meteorological system between day of year (DOY) 209.25 and 211.75 were filled with wind data from the eddy covariance measurement system. The extent of the data outage is shown in the supporting information.

2.5 Wave Parameters

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2.6 Kinematic Viscosity

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The Physics Behind Why Firing A Gun Into The Air Can Kill Someone

Naval soldiers prepare to fire a gun salute during a burial at sea. This would be catastrophically . [+] unsafe in any region where the bullets could come down and land on a human. Image credit: U.S. Navy photo by Mass Communication Specialist 3rd Class Kevin J. Steinberg.

Would you fire a gun into the air in celebration if you knew that, when the bullet comes down, it could kill somebody? It's no surprise that bullets fired towards a target can easily destroy whatever they run into: a bullet from an AK-47 leaves the rifle traveling at over 1,500 miles per hour (670 meters per second): about double the speed of sound. Despite only having a mass of about five grams -- under a fifth of an ounce -- it's got the energy of a brick dropped from a 30 story building. Concentrated into a tiny surface area at the bullet tip, it can easily break through your skin. And once it does, that energy and momentum tears through your body, ripping a hole through blood vessels, muscle, and potentially vital organs. No wonder it can kill you.

A 0.50 caliber bullet wound of the face. The patient was injured while heating a 0.50 caliber . [+] incendiary machine gun bullet with a blowtorch in a World War II-era accident. Image credit: the National Museum of Health and Medicine.

But what if the bullet is fired up, rather than directly at a target? If you performed that experiment on the Moon, if the bullet went up at 1,500 miles per hour, then no matter what angle you fired it at and how long it took to come back to the lunar surface, it would come down at 1,500 miles per hour. A bullet fired away from the Moon's surface would be just as lethal as one fired across it. But on Earth, we have our atmosphere, which means we also have air resistance. A bullet fired straight up, with no wind, might reach a height of 10,000 feet (about three kilometers), but will come back down at only around 150 miles per hour: just 10% of the speed and with only 1% of the energy as the originally fired bullet.

Ultra-high speed photo of bullet fired out of a Smith and Wesson revolver. Image credit: Wikimedia . [+] Commons user Niels Noordhoek.

But in reality, there are extra factors at play:

  1. We do have wind, which can make bullets fired even straight up come down up to two miles away.
  2. Not every bullet is fired straight up many are fired at an angle. If the bullet never stops or tumbles, it can maintain much greater speeds: many hundreds of miles per hour.
  3. All a bullet needs to do to be potentially lethal is break the skin, which occurs at different speeds for different bullets and different people.

So in order to know whether a bullet will break your skin or not, we need to look at two things: the bullet type and your skin type.

Various weights, sizes and calibers of bullets. Even at the same muzzle velocity, when fired up, . [+] these bullets will all come down at different speeds. Image credit: Bobbfwed at the English language Wikipedia.

The generally accepted threshold for breaking the skin barrier is 136 miles per hour, although some bullet/skin combinations will cause the bullet to bounce off you at up to 225 miles per hour. The pointier a bullet is, the slower it can be moving and still break your skin. (Hollow point bullets are more dangerous not because it's easier for them to puncture your skin, but because they create more damage once they do.) Bullets of different sizes and calibers can puncture skin more easily: buckshot will perforate skin at 145 miles per hour and bullets from a .38 caliber revolver will do so at just 130 miles per hour. Bullets from a 9mm handgun may max out at speeds as low as 102 miles per hour. And a .30 caliber bullet, according to Mattoo's equation, might do so at only 85 miles per hour.

Various thicknesses of skin are found on varying locations on the human body, and often correlate . [+] with hairy regions. Your armpits have particularly thin skin. Image credit: Wikimedia Commons users Madhero88 and M.Komorniczak.

In addition, skin thickness varies from person-to-person and at different places on your body. The skin on your upper lip is 50% thicker than the skin on your cheek, and the skin just below your cheekbones by your nose is even thinner, particularly in the elderly. Babies and young children have very thin skin relative to adults, and while the elderly have thicker skin in general, it has less elasticity and is easier to tear and puncture.

The only way to guarantee a bullet will bounce off of your skin? Be Superman. Image credit: Leo . [+] Leung of flickr, via https://www.flickr.com/photos/mleung311/8854935471.

According to Hatcher's Notebook, where U.S. Army Major General Julian Hatcher reported on a huge suite of military ballistics tests, a .30 caliber bullet has a terminal speed of 200 miles per hour, not 150. When you fire a bullet into the air, it typically takes between 20 and 90 seconds for it to come down, depending on the angle it was fired at, its muzzle velocity and its caliber. New years and July 4th, in the USA, are particularly dangerous in urban areas for this, as injuries from falling bullets and even occasionally deaths result. While reports from hospitals are often disputed by police, there are well-documented cases that prove how lethal this can be. In 2010, Marquel Peters, four years old, was killed by a stray falling bullet in Decatur, GA.

As long as a bullet can puncture your skin, the damage it can do to you internally has the potential . [+] to be lethal. Public domain image.

If you must fire a gun into the air, the way to minimize your potential risk to yourself and others is to:

  • fire the bullet as close to vertical as possible (where it will lose the most speed),
  • from a low altitude location (where air resistance is higher),
  • in a rural, low-population-density area (where it's less likely to hit a person),
  • and to fire a lighter, larger bullet (with a lower terminal velocity).

And finally, as a bystander, know that you aren't completely safe from a hail of falling bullets until two minutes have passed since the final gunshot. Firing a gun into the air might be extremely unlikely to kill the person firing it, but there's a reason that most major cities have outlawed it: your freedom to celebrate ends when your celebration starts to kill innocent bystanders.


Setup and maintenance: precharging

On newly repaired bladder accumulators, the shell ID should be lubricated with system fluid before precharging. This fluid acts as a cushion, and lubricates and protects the bladder as it unwinds and unfurls. When precharging begins, the initial 50 psi of nitrogen should be introduced slowly.

Neglecting these precautions could result in immediate bladder failure. High-pressure nitrogen, expanding rapidly and thus cold, could channel the length of the folded bladder and concentrate at the bottom. The chilled brittle rubber expanding rapidly could rupture in a starburst pattern, Figure 10(a). The bladder also could be forced under the poppet, resulting in a C-shaped cut in the bladder bottom, Figure 10(b).

The fluid side of piston accumulators should be empty during precharging so that gas-side volume is at a maximum. Little damage, if any, can take place during precharging.

Too high a precharge pressure or reducing the minimum system pressure without a corresponding reduction in precharge pressure may cause operating problems or damage to accumulators. With excessive precharge pressure, a piston accumulator will cycle between stages (e) and (b), Figure 2, and the piston will range too close to the hydraulic end cap. The piston could bottom at minimum system pressure to reduce output and eventually cause damage to the piston and its seal. The bottoming of the piston often can be heard the sound serves as a warning of impending problems.

Too high a precharge in a bladder accumulator can drive the bladder into the poppet assembly when cycling between stages (e) and (b), Figure 2. This could cause fatigue failure of the spring and poppet assembly, or a pinched and cut bladder if the bag gets trapped beneath the poppet as it is forced closed. Too high a precharge pressure is the most common cause of bladder failure.

Too low a precharge pressure or an increase in system pressure without a compensating increase in precharge pressure also can cause operating problems, with possible accumulator damage. With no precharge in a piston accumulator, the piston likely will be driven into the gas end cap and probably will remain there. A single contact is unlikely to cause damage.

For bladder accumulators, too low or no precharge can have severe consequences. The bladder may be crushed into the top of the shell, then may extrude into the gas valve and be punctured. One such cycle is sufficient to destroy a bladder. Piston accumulators, therefore, are more tolerant of improper precharging.