自制装置空气阻力与物体运动速度的关系

[摘 要]文章阐述了在实验室中,自制实验装置利用匀速圆周运动测定空气阻力系数的原理、试验方法和数据处理,分析了利用自制装置测定空气阻力系数的优点及可行性.

[关 键 词 ]匀速圆周运动 空气阻力系数

中图分类号：S152.6 文献标识码：S 文章编号：1009914X（2013）34026701

0 引 言

空气阻力是流体力学的重要物理量.在考虑动力性和经济性等指标时,空气阻力系数就成为至关重要的参数.准确探究空气阻力与物体运动速度的关系是一项必须且必要的工作.

1.实验装置

如图为自制实验装置示意图.开动电机,小球运动稳定后在水平面上匀速圆周运动.通过小球运动的动力学分析,即可得出阻力与速度,进而得到空气阻力与运动速度的关系.

2实验原理

据牛顿运动定律,于真空环境下,小球将只受悬线拉力和重力,此时悬线将沿圆盘径向；若装置处于空气中,小球由于受空气阻力作用,悬线将与圆盘径向成一定角度.

对小球在空气中的圆周运动受力分析,所需数据测量情况如图所示.

可知,随着物体速度的不断增大,小球运动偏角β不断增大,空气阻力不断增大.

5.结束语

利用匀速圆周运动测定空气阻力系数,原理浅显易懂,操作简便易行,有一定精度,对进一步探讨、研究和测定有关空气阻力系数的实验思路和方法,起到了一定得简化和帮助.