ВЫВОД РАБОЧЕЙ ФОРМУЛЫ

Мощность, потребляемая электродвигателем

,

(3.1)

где - сила тока, а - напряжение.

Поскольку вода в кольцевом канале частично вовлекается во вращательное движение, скорость движения тела относительно воды определяется выражением

,

(3.2)

где - линейная скорость движения тела относительно лабораторного стола, а - коэффициент увлечения. Для данной установки .

Линейная скорость связана с угловой скоростью соотношением

,

(3.3)

где –- плечо подвесного устройства.

Для поддержания постоянной скорости вращения электродвигателя к нему должна подводится мощность

,

(3.4)

где - суммарный тормозящий момент, создаваемый силами трения в подшипниках двигателя и силой лобового сопротивления, действующей на шток подвесного устройства, а – тормозящий момент, создаваемый силой лобового сопротивления, действующей на исследуемое тело. Тормозящий момент можно определить, измерив мощность, которую необходимо подводить к двигателю для его вращения без тела с той же угловой скоростью

,

(3.5)

Тормозящий момент, создаваемый силой лобового сопротивления, действующей на исследуемое тело, определяется формулой:

,

(3.6)

где - плечо подвесного устройства.

Используя (1.11),получим:

.

(3.7)

Подставляя (3.2), (3.3), (3.5), и (3.7) в (3.4), получим для коэффициента лобового сопротивления формулу:

.

(3.8)

В работе используются тела вращения, для которых ,

где – максимальный диаметр тела, а тахометр дает значение угловой скорости в оборотах/мин. Тогда .

Подставляя значение и в (4.8), получим

.

(3.9)

Величина постоянна и равна . Таким образом, окончательное выражение для коэффициента лобового сопротивления имеет вид:

.

(3.10)