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产品实拍图PRODUCT REAL SHOT DISPLAY水的阻力 物体在地面运动时,需不断施加动力,否则物体就会停下来,这是因为物体和地面间存在着摩擦阻力。 同样的道理,潜水员在水中运动时,也会受到水的阻力。 在水中运动的物体,所受到的与运动方向相反,阳码物体运动的力,叫做水的阻力。水的阻力消耗漕 水员的体力。凭经验我们知道,游泳时慢慢游不会很费劲,但快速游时会很累。这说明水的阻力与相对运 动速度有关,速度快时,阻力大,反之则小,当然速度和阳力间不是简单的线性正比关系。 为什么在水中运动的物体会受到阻力? 这因为水的内部存在粘滿性。潜水员入水后,潜水服被水没湿, 港水员运动时,这部分水就和潜水员一起运动。此时,周国的水必然与这部分水相分商。由于水本身所具 有的粘湍性,潜水员运动时就要克服这种粘着力,才能使附者在潜水服上的水与周国的水相分高。潛水员 要游动就必领付出一个力来克服水的粘着力,即水的粘着阻力。 水中物体所受的阻力可用2-5 式计算: R=p vZCA (2-5) 式中:R一水的阻力 V一水流速度 C一水的摩擦系数 A一运动物体迎水面积 p一水的密度 从上式可以看出:水中运动的物体,所受到水的阻力,与水的摩擦系数(粘滞度)有关;与迎水面积 有关,迎水面积大,阻力也越大;与运动速度有关,速度越大,阻力亦随之增大。 除此之外,阻力还与物 体的形状有关。 实验证明,当相对运动速度增大到一定值时,水的阻力会急剧增大,这时又增加了一个阻力因素,即 湍流阻力。 19世纪末,英国物理学家雷诺证明液体的运动存在层流和湍流(又叫紊流〕两种流态。所谓层流指液 体质点作有秩序的线性运动,彼此互不掺混的流动状态;而充满旋涡、质点相互混掺的流动状态则称为湍 流。流速是决定流态的主要因素之一。 潜水员在静止(或流速很小)的水中慢速运动,水的流态属于层流。 而潜水员在静止水中快速游动或在急流中运动时,水的流态属于湍流,这时水的阻力随相对运动速度增加 而呈几何级增加。 综上所述,水的阻力包括粘滞阻力和湍流阻力。在相对运动速度较小时,阻力的大小主要是粘滞阻力, 在相对运动速度较大时,阻力的大小主要是湍流阻力。为了减少阻力,可以设法减小迎水面积及降低运动 速度。 二、水的阻力与潜水员的关系 我们知道,水下环境从动态意义上可分为静水环境和流水环境两种。因此潜水员在水中所受阻力也可 以分为两种情况来研究,即运动阻力和水流阻力。 1运动阻力 潜水员在静水环境中,与水做相对运动所受到的水的阳力称做运动阻力。根据 2-5 式可知,这个阻力 的大小与迎水面积的大小成正比,并随运动速度增大而增大,这时潜水员与水作相对运动时水的流态,可 视为层流,阻力较小,主要为牯滞阻力,只要运动速度不过快,一般不会产生湍流阻力。潜水员可适当减 慢运动速度,或尽量减小迎水面积,比如侧身运动等都可有效减少运动阻力。 2. 水流阻力 潜水员在流水环境,水流与潜水员相对运动所受到的阻力称做水流阻力。 如果水流速度很慢,水的流 态仍可看做层流,潜水员所受到的阻力与静水时相差不大,主要还是牯滞阻力但是水流较急时,水的流态 为湍流,水的阻力除粘滞阻力外,还会产生湍流阻力,而且湍流阻力比粘滞阻力大得多,对潜水员造成很 大的体力消耗,甚至无法进行水下作业。因此在急流的江河和潮流较大的海区作业,潜水员将受到比静水 环境大得多的水流阻力。在这种环境作业,应采取各种手段才能保证水下安全作业。例如,根据湖汐运动 规律,在平潮期间作业:在急流中使用挡流板等。
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