Как найти силу тяги формула

Чему равна сила тяги двигателя формула

Из этой статьи вы узнаете о первом и втором законах Ньютона и силе тяги как силе, преодолевающей сопротивление для поддержания движения.

Формула силы тяги автомобиля

Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.

Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:

  • силы трения (покоя, качения, скольжения),
  • сопротивления воздуха (газа),
  • сопротивления воды и др.

Как найти силу тяги развиваемую мотором

Сила тяги — сила, прикладываемая к телу для поддержания его в постоянном движении.

Сила тяги

Сила тяги — сила, прикладываемая к телу для поддержания его в постоянном движении.

Реактивная сила тяги

Уравнения движения тел переменной массы и формулу для вычисления реактивной силы получил первым И.В. Мещерский в 1897 г. Формула реактивной силы является основой для расчета силы тяги ракетных и турборакетных двигателей всех систем.

Пусть ракета перемещается со скоростью $overline $ относительно Земли. Вместе с ней с такой же скоростью движется часть топлива, которая сгорает в ближайшую секунду. При сгорании продукты горения этой части топлива получают дополнительную скорость $overline$ относительно ракеты. Относительно Земли они имеют скорость $overline -overline$. При этом сама ракета увеличивает скорость. После выброса продукты горения не взаимодействуют с ракетой. Поэтому систему ракета плюс продукты горения топлива рассматривают как систему из двух тел, которые взаимодействуют при горении по законам неупругого удара. Пусть реактивный двигатель ракеты каждую секунду выбрасывает массу $mu $ продуктов горения топлива. Используя закон сохранения импульса и второй закон Ньютона получают, что модуль реактивной силы тяги двигателя ($R$) ракеты равен:

Формула (2) показывает, что реактивная сила, которая действует на тело переменной массы, пропорциональна массе отделяющихся частиц за единицу времени и скорости движения этих частиц относительно тела.

Первый и второй законы Ньютона

Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя. Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.

Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия. Тут мы приходим к рассмотрению второго закона Ньютона, который также справедлив в инерциальных системах отсчёта, т. е. в таких системах отсчёта, в которых тело движется с постоянной скоростью либо находится в покое.

Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).

Сила тяги: определение

Силой тяги называют силу, прикладываемую к телу для поддержании его в постоянном движении.

Прекращение действия силы тяги приводит к остановке вследствие трения, вязкости окружающей среды и других противодействующих движению сил.

Тело, на которое не действуют силы, движется с постоянной скоростью $v = const$ (первый закон Ньютона). Частным случаем такого движения является состояние покоя ($v = 0$). Движение с постоянной скоростью называют состоянием инерции. Чтобы вывести тело из такого состояния, нужно приложить к нему силу. Скорость тела в этом случае изменится, т.е. оно получит ускорение (либо замедление, которое можно считать отрицательным ускорением).

Величина ускорения обратнопропорциональна массе тела (чем оно массивнее, тем труднее его вывести из состояния инерции) и прямопропорциональна интенсивности приложенной силы. Таким образом:

  • $F$ – сила,
  • $m$ – масса,
  • $a$ – ускорение.

Эта формула отражает Второй закон Ньютона.

Примеры задач с решением

Задание. Сила тяги, действующая на тело, находящееся на наклонной плоскости (рис.2) направлена вдоль этой плоскости вверх (рис.2). Какова ее величина, если масса тела равна $m$, угол наклона плоскости $alpha , $ускорение движения тела $a$? Коэффициент трения тела о плоскость равен $mu $. Тело движется с постоянной скоростью в гору.

Решение. Запишем второй закон Ньютона для сил, действующих на тело, учтем, что тело движется равномерно:

[moverline +overline +overline +>_

Запишем проекции уравнения (1.1) на оси X и Y:

Сила трения связана с силой нормального давления как:

Выразим из (1.3) $N$, используем выражение (1.4), получим из (1.2) силу тяги:

Задание. Ракету, массой (в начальный момент времени) равной $M,$ запустили вертикально вверх. Относительная скорость выброса продуктов горения равна $u$, расход горючего составляет $mu $. Каким будет ускорение ракеты через время $t$ после старта, если сопротивление воздуха не учитывать, поле силы тяжести считать однородным.

Решение. Сделаем рисунок.

На ракету (из условий задачи) будут действовать две силы: сила тяжести и реактивная сила тяги. Запишем уравнение движения ракеты:

В проекции на ось Y уравнение (2.1) запишем как:

Реактивная сила тяги может быть найдена как:

Учитывая равенство (2.3) уравнение преобразуем к виду:

Измерение и обозначение силы тяги

Силу тяги обозначают (F_т) или (F) . Единица измерения — ньютон ( (Н) ).
Для решения задач недостаточно измерить усилие, приложенное к объекту, и выразить его конкретным числом, так как сила обладает еще и направлением. Чтобы подчеркнуть, что сила — векторная величина, к буквенному обозначению добавляют стрелку.

Примеры решения задач по теме «Сила тяги»

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Как определить силу тяги двигателя. Примеры решения задач

Автомобиль может разгоняться до 216 км/ч. Максимальная мощность двигателя равна 96 кВт. Определите максимальную силу тяги двигателя.

Переведем киловатты в ватты, а километры в час — в метры в секунду:

(F_т;=;frac N v = frac = 1600 Н)

Троллейбус весом 12 тонн за 5 секунд проезжает по горизонтальной дороге 10 метров. Сила трения равна 2,4 кН. Определите силу тяги, которую развивает двигатель.

Переведем тонны в килограммы, а килоньютоны в ньютоны:

(F_т-;F_ =m; imes;a) , следовательно, (F_т=m imes a;+;F_ )

Чтобы определить ускорение а, воспользуемся формулой (s;=;frac2)

Подставив численные значения величин, получаем:

Транспорт, весящий 4 тонны, едет в гору. Уклон — 1 метр на каждые 25 метров пути. (mu) — 0,1 от силы тяжести, (а = 0) . Определите силу тяги.

Сделаем проекции на координатные оси:

Подставим значение (F_ ) в уравнение (OX) и определим (F_т) :

Найдем синус и косинус (alpha) , подставим их в общую формулу:

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

> > This page is based on a Wikipedia article written by contributors (read/edit).
Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.

Thanks for reporting this video!

Please help us solve this error by emailing us at

Let us know what you’ve done that caused this error, what browser you’re using, and whether you have any special extensions/add-ons installed.

Немного физики или как получить тягу исходя из мощности двигателя?

Romex

Новичок

Artil

Старожил
Старожил

Бурундук

Romex, ежели симулятор, делайте так.

Для V=0 и малых скоростей тяга в кГс численно примерно равна мощности в л.с.
(100 л.с. = 100 кГс). Тут скорость движения самолёта пока не играет, основное — это Cy лопасти винта, ее размер и скорость ее вращения. Если вы, скажем, на форуме reaa.ru поинтересуетесь «статической тягой винтомоторной установки», вам дадут более точные цифры для разных пар мотор-винт, но порядок такой. Бывает и 0,7, бывает и 3, зависит от диаметра винта: чем больше, тем выше. Но больше единицы — это для шибко малоскоростных винтов.

Для «приличных» дозвуковых скоростей скорость уже играет. Там возьмите 0,8N/V (0,8 — к.п.д. хорошего винта).

Если тяга в кГс, а мощность в л.с., то коэффициент будет 60,8 (0,8 * 746 Вт/л.с. / 9,81 кГс/Н). Скажем для двигателя в 100л.с. при 100 м/c будет

60,8 *100/100 =60,8 кГс — несколько меньше, чем статическая тяга.

Видно, что «приравняются» две формулы при 60,8 м/с. Самая грубая (и не самая правильная) апроксимация — до этого значения постоянно, потом 1/V (вначале ограничивающий фактор — подъёмная сила лопасти, а потом — мощность, потребная для проталкивания лопасти сквозь воздух). А можно как нибудь красиво сгладить.

При V>0,7M ставьте резкое падение тяги (срыв обтекания на лопастях).

Это всё для винта с изменяемым шагом (винта постоянных оборотов), который крутится в наивыгоднейшем режиме на всех скоростях. Винты с фиксированным шагом «заточены» на какую-то одну скорость, поэтому там график тяги надо помножить на горб, равный 1 в точке оптимума и плавно уменьшающийся. Двухпозиционные винты обычно оптимизированы для взлёта (малые скорости) и крейсерской скорости — там будет двухгорбый мультипликатор. Но это уже уточнения.

Действие силы тяги

Множество сил, действующих на движущийся объект, для упрощения вычислений делят на две группы: силу тяги и силы сопротивления.

Её прекращение

Когда действие силы тяги прекращается, движущееся тело замедляется и постепенно останавливается, так как на него воздействуют силы, мешающие продолжать двигаться, например, трение.

1 закон Ньютона о действии

Согласно этому закону в формулировке самого Ньютона, любое тело остается в покое или равномерно движется по прямой, пока на него не воздействуют силы, заставляющие его изменить это состояние.

В современной физике в формулировку внесены уточнения:

  • закон применим только в системах отсчета, называемых инерциальными;
  • тело может вращаться на месте, не находясь под воздействием внешних сил, поэтому вместо термина «тело» следует использовать термин «материальная точка».

Чтобы переместить неподвижный предмет, на него должна воздействовать некая сила. Чтобы изменить скорость движения предмета, также необходимо воздействие силы, замедляющей его или ускоряющей. Так как предметы обладают разной массой и соответственно разной инертностью, силы, достаточные для эффективного воздействия, тоже будут различаться.

Состояние ускорения после воздействия силы тяги

Когда движение равномерное, сила тяги и сила трения совершают одинаковую работу, уравновешивая друг друга. Воздействие силы на тело в направлении движения придает ему ускорение. Если направить ту же силу в противоположном направлении, она замедлит движение тела, что можно назвать отрицательным ускорением.

Формулы для расчета

В качестве примера силы тяги, выводящей тело из состояния покоя, можно рассмотреть спортсмена, поднимающего штангу. В исходном состоянии штанга находится в состоянии инерции (остается неподвижной). Когда спортсмен отрывает ее от земли, его мышцы должны сокращаться с такой силой, чтобы она превысила вес штанги, т.е. силу, с которой ее притягивает гравитационное поле Земли. Если штангисту удастся оторвать штангу от пола – значит она переместится вверх на некоторое расстояние, т.е. получит ускорение. Т.е. силой тяги, двигающей данный снаряд, является сила сокращающихся мышц спортсмена. При этом должно соблюдаться условие:

$F_м$ > $F_т$, т.е. $F_м$ >$ m cdot g$,

где $F_м$ – сила мышц (в данном случае сила тяги), $F_т$ – сила тяжести (гравитация), $m$ – масса, $g$ – ускорение свободного падения.

Состояние движения по инерции следует отличать от равномерного движения, когда сила тяги уравновешивается противодействующими силами. Например, при движении автомобиля работающий двигатель через систему трансмиссии передает на колеса силу, преодолевающую силы трения внутри механизмов автомобиля, трения колес о поверхность дороги, сопротивления воздуха и т.д. Силу тяги можно в этом случае вычислить зная время разгона $t$ до нужной скорости $v$ и массу автомобиля $m$:

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Здесь ускорение выражено как частное от деления скорости на время разгона.

Силу тяги можно также выразить через мощность – способность некоторого источника энергии совершать работу. Чем мощность выше – тем за меньшее время этот источник разовьет силу, способную разогнать тело массой $m$ до требуемой скорости $v$. Работа же прямопропорциональна силе, которая ее совершила:

где $s$ – расстояние, на которое сила переместила данное тело.

Поскольку расстояние можно выразить через скорость и время,

а мощность есть работа, выполняемая в единицу времени

можно составить уравнения:

Вычислить силу тяги автомобиля, движущегося с ускорением $3 м/с^2$, если его масса составляет 1,5 тонны, а сила трения – 10% от силы тяжести.

Определение и формула силы тяги

Исходя из формулы (1) силу тяги можно определить через полезную мощность, и скорость транспортного средства (v):

formules_6184.png

Для автомобиля, поднимающегося в горку, которая имеет уклон formules_5451.png, масса автомобиля m сила тяги (FT) войдет в уравнение:

formules_6185.png

где a – ускорение, с которым движется автомобиль.

Формулы для определения силы тяги

Согласно второму закону Ньютона, сумма сил, воздействующих на движущееся тело, равна массе (m) , умноженной на ускорение (a) . Универсальной формулы, подходящей для любого сочетания сил, не существует. Чаще всего силу тяги находят с помощью общей формулы ( F_т-;F_=m;times;a) , где (F_т) — сила тяги, (F_) — силы сопротивления.
При решении конкретной задачи силы, воздействующие на тело, схематически изображают в виде векторов. На схеме:

  • сила тяжести mg;
  • сила реакции опоры (N) ;
  • сила трения ( F_) ;
  • сила тяги (F) .

Сила тяги

При нахождении тела на горизонтальной поверхности сила тяжести и сила реакции опоры уравновесят друг друга. Но если транспортное средство движется в гору или под гору, придется учесть влияние уклона. Тогда формула может выглядеть так: (F_т-;F_с-;mg;times;sinalpha=m;times;a.)

Работа A, которую должна совершить сила тяги, сдвигая тело, связана с ней соотношением (A;=;F;times;s) . (s) здесь — расстояние, на которое тело переместилось.

Какое условие должно соблюдаться

Сила тяги всегда должна быть больше противодействующих ей сил.

Формула через мощность

Полезную механическую мощность (N) можно вычислить по формуле (N=F_т;times;v) , где (v) — скорость. Для определения силы тяги нужно разделить мощность на скорость: (F_т;=;frac N v.)

Что такое сила тяги и по какой формуле её находить ?

Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.

Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:

  • силы трения (покоя, качения, скольжения),
  • сопротивления воздуха (газа),
  • сопротивления воды и др.

Комментарии

Выражаем из уравнения силу тяги, подставляя вместо Fтр = μmg, а ускорение находим из уравнения скорости.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Из уравнения изменения скорости: a = 0.5 м/с 2 .

Значит, сила трения при движении тела по горизонтальной поверхности Fтр = μmg, но можно и вывести. По определению, Fтр = μN.

Fтр = μmg (что и требовалось доказать).

Fт = μmg + ma, подставим числа: Fт = 0.02 × 10 000 × 10 + 10 000 × 0.5 = 7 000 Н.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Это зависимость скорости от времени, значит, построим график при t = 0 c и v = 0 м/c, при t = 1 c и v = 0.5 м/c, при t = 2 c и v = 1 м/c и т. д.

Значит, явно видно, что с увеличением времени скорость постоянно изменяется на определённое число. Это и есть ускорение. Поэтому ускорение тела 0.5 м/c 2 .

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

v = vo + at (в векторном виде),

вид уравнения указывает нам на линейную зависимость, коэффициент при времени t и есть ускорение.

С другой стороны:

Продифференцировав по времени уравнение скорости, получим ускорение:

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Извините, но я только перешёл в 10 класс, и я не знаю производную.

Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.

1445617943r-300x115.jpg

Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий