SRP om gnidning i væsker i Matematik A og Fysik A

2. Indledning

70% af jordens overflade er dækket af vand. Dette har stor betydning for hvordan man transporteres rundt i verden, gør nye opdagelser og generelt forstår sig på kloden. I hverdagen spiller skibstransport og militære forsvarsmekanismer på vand en afgørende rolle for samfundet. Teknologien er vigtig for at kunne begå sig i vandet lettest muligt. For at skibe og ubåde kan spare på brændstoffet og komme hurtig fremad skal de yde minimal modstand i vandet. Når der bores efter olie på olieplatforme er det ligeledes vigtigt at kende til vandets opførsel, når stor slanger skal i vandet. At vide hvordan legemer bevæger sig i vand er derfor relevant for at kunne designe diverse optimale løsninger til vandet. Denne opgave beskæftiger sig med gnidning i væsker hvor legemers bevægelse i vand også er relevant. Gnidning i væsker blive undersøgt teoretisk og praktisk ved brug af matematiske værktøjer og fysiske forståelser. Matematikken anvendes til at løse differentialligninger og beskrive fysiske sammenhænge. Fysikken ligger til grund for at forstå de kræfter som spiller ind ved legemers bevægelse i vand. Jeg vil komme omkring dette emne ved at udføre eksperimenter som undersøger legemers bevægelse i vand og ved at sammenligne med teorien herom. Der vil i denne sammenhæng også blive redegjort for karakteristiske strømninger indenfor hydrodynamikken. Der vil på baggrund af fysiske forståelser og teoretiske beregninger blive foretaget en vurdering af eksperimenterne hvorefter konklusioner kan drages. I henhold til gnidningskræfter vil der blive fortaget en undersøgelse af systemets mekaniske energi. På afsluttende vis bliver der perspektiveret til nye og ældre torpedoer hvor viden om emnet har stor betydning i den virkelige verden.

3. Teori

3.1 Gnidning i væsker

Når et legemes gnidning mod en væske skal bestemmes er det relevant at inddrage hydrodynamikken . Hydrodynamikken beskriver væskers bevægelse og størrelsen af gnidningen afhænger af væskens bevægelse omkring legemet. Man arbejder med forskellige karakteristiske bevægelser kaldet strømninger. Strømningens form skal være bestemt for at matematiske udregninger af gnidningskræften kan udføres.

For alle naturvidenskabelige fænomener gælder det, at ingen matematisk teori beskriver selve den fysiske virkelighed, men derimod et idealbillede af denne. Når der arbejdes med hydrodynamik betyder dette, at der bruges præsentationer med mange grader af tilnærmelse til de virkelige forhold. Den mest betydningsfulde forudsætning er, at man betragter væsker som kontinuerte medier hvilket vil sige at en væske har præcis samme fysiske egenskaber overalt.