Siła ciągu (ciąg) – siła będąca wynikiem działania silnika pojazdu, obiektu pływającego lub latającego. Siła ciągu jest siłą reakcji i powstaje zgodnie z III zasadą dynamiki w wyniku oddziaływania układu napędowego pojazdu z innymi ciałami.
W przypadku, gdy na ciało nie działają inne siły, siła ciągu wywołuje przyspieszenie ciała, a jej wartość określa II zasada dynamiki Newtona
gdzie:
- – przyspieszenie uzyskiwane przez pojazd [m/s²],
- – masa pojazdu [kg].
Wartość siły ciągu jest liczbowo równa sile oddziaływania układu napędowego na otoczenie, ale zwroty obu sił są przeciwne.
Przykłady
[edytuj | edytuj kod]Siła ciągu silnika samochodowego
[edytuj | edytuj kod]Silnik wprawia w ruch obrotowy koła samochodu. Dzięki sile tarcia statycznego pomiędzy oponą i nawierzchnią jezdni, samochód działa na jezdnię pewną siłą skierowaną do tyłu. Jezdnia działa na samochód siłą reakcji o takiej samej wartości, ale skierowaną do przodu – jest to siła ciągu.
Siła ciągu śruby okrętowej
[edytuj | edytuj kod]Śruba okrętowa na statku nadaje energię kinetyczną wodzie skierowując ją do tyłu. II zasadę dynamiki można zapisać w tej sytuacji w postaci uogólnionej
gdzie:
- – prędkość zmiany pędu statku.
Zgodnie z zasadą zachowania pędu, zmiana pędu wody jest taka sama, zatem
gdzie:
- – masa wprawianej w ruch wody,
- – przyspieszenie nadawane wodzie.
Wynika stąd, że siła ciągu wzrośnie, jeżeli zwiększy się rozmiar śruby (wówczas zwiększy się ilość wprawianej w ruch wody) i zwiększy się prędkość obrotów śruby (zwiększy się prędkość wody).
Siła ciągu silnika rakiety
[edytuj | edytuj kod]Siłę ciągu w tym przypadku można wyznaczyć podobnie jak dla śruby okrętowej, z tą jednak różnicą, że masa rakiety zmniejsza się podczas rozpędzania (rakieta zużywa paliwo). Inaczej mówiąc – ośrodek, od którego rakieta się odpycha, musi ona zabrać ze sobą. Siła ciągu rakiety jest określona wzorem:
gdzie:
- – prędkość wylotowa [m/s],
- – szybkość spalania paliwa [kg/s].
Przy uwzględnieniu innych czynników wzór przybierze postać[1]
gdzie:
- – ciśnienie w strumieniu czynnika roboczego [Pa],
- – ciśnienie w ośrodku zewnętrznym [Pa],
- – pole powierzchni przekroju poprzecznego dyszy wylotowej [m²].
Zobacz też
[edytuj | edytuj kod]Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Hasło: „ciąg silnika (rakietowego)”, w: Kopernik, astronomia, astronautyka. Przewodnik encyklopedyczny, Włodzimierz Zonn (red.), PWN, Warszawa 1973, s. 58.