Küre şeklindeki bir cismin havadaki hareketinden kaynaklanan [1]sürtünme ile oluşan ısıyı hesaplamak için birkaç faktörü göz önünde bulundurmamız gerekmektedir. Bu faktörler cismin hızı, cismin hareket ettiği ortamın yoğunluğu, cismin çapı, sürtünme katsayısı gibi değişkenlerdir. İlk olarak, cismin havadaki hareketinden kaynaklanan sürtünme kuvvetini hesaplayabiliriz ve bu sürtünme kuvveti ile ısı arasındaki ilişkiyi kullanarak ısıyı hesaplayabiliriz.
Bir cismin havadaki hareketinden kaynaklanan sürtünme kuvveti genellikle Stokes sürtünme kuvveti olarak adlandırılır. Bu sürtünme kuvveti, cismin hızına, çapına, havanın viskozitesine ve ortamın yoğunluğuna bağlıdır. Isı üretimi genellikle bu sürtünme kuvveti tarafından sağlanır.
Stokes sürtünme kuvveti (F_s) şu formülle verilir:
F_s = 6 * π * η * r * v
Burada:
F_s, Stokes sürtünme kuvveti (N)
η, ortamın viskozitesi (Pa·s veya kg/(m·s))
r, cismin yarıçapı (m)
v, cismin hızı ortama göre (m/s)
Sürtünmeden kaynaklanan ısı (Q) şu şekilde hesaplanır:
Q = F_s * s
Burada:
Q, ısı (Joule)
F_s, Stokes sürtünme kuvveti (N) - yukarıda verildi
s, cismin hareket ettiği mesafe (m)
Bu formüller kullanılarak cismin hareketinden kaynaklanan sürtünme ile oluşan ısıyı hesaplayabilirsiniz. Ancak hesaplama yapmadan önce cismin hareketi, hızı, yarıçapı, ortamın viskozitesi ve ortamın yoğunluğu gibi parametreleri bilmeniz gerekecektir.
Kaynaklar
- Michael Fowler. Stokes' Law. Alındığı Tarih: 14 Ağustos 2023. Alındığı Yer: Physics 152: Lectures on Fluids | Arşiv Bağlantısı
