流体作用于与其相对运动的固体物体上的力被称为阻力（Drag Force）。例如，行驶中的船只或飞行的喷气式飞机都会受到阻力。因此，阻力是由于物体在流体（如水或空气）中运动而产生的阻力。这种阻力与物体相对于流体的流动速度方向相反。在这篇文章中，我们将通过实例探讨阻力的概念和计算公式。让我们来深入了解这个概念。
什么是阻力？
> 阻力（D）是阻碍物体在流体中运动的力。
流体的这种反作用力被称为阻力。该力阻碍浸入液体中的物体的运动。因此，阻力被定义为阻碍物体在流体中运动的力。当物体在类流体环境中运动时，会产生空气动力阻力。当流体是水时，也称为水动力阻力。它自然地倾向于沿着速度流动的相反方向作用。空气阻力经常限制落体所能达到的最大速度。空气阻力是阻力的一个很好的例子，它是物体在流体中移动时感受到的力。
与动摩擦一样，阻力是一种反作用力，它仅在物体移动时产生，并指向物体在流体中运动的相反方向。这种力分为形状阻力和表面摩擦阻力。形状阻力是流体对移动物体排开流体的抵抗力。因此，形状阻力类似于固体抵抗变形时产生的力。表面摩擦阻力是由流体滑过移动物体表面引起的，它本质上是一种机械摩擦力。
阻力使用以下公式计算：
> D = (Cd × ρ × V2 × A) / 2
>
>
>
> 其中，
>
>
>
> – D 是 阻力 (N),
> – Cd 是 阻力系数,
> – ρ 是 介质密度 (kg/m3),
> – V 是 物体速度 (m/s), 且
> – A 是 横截面积 (m2)。
例题
问题 1：什么是阻力？
回答 :
> 阻力是流体流对沿其方向移动的物体施加的力，或者是物体在流体中行进时受到的力。对于移动的车辆、船舶、悬索桥、冷却塔和其他结构，必须评估结构尺寸以及如何减小这种力。阻力通常用阻力系数来表示，该系数的确定与物体的形状无关。
>
>
>
> 如量纲分析所示，阻力系数与雷诺数成正比；确切的关系必须通过实验确定，但它可用于近似计算其他物体在其他流体中以其他速度移动时所经历的阻力。当工程师利用模型结构的效果来预测其他结构的行为时，就会使用动力相似性的概念。
问题 2：一辆车以 83 km/h 的速度行驶，阻力系数为 0.30。如果横截面积为 12 平方米，求阻力。
回答：
> 已知，
>
>
>
> V = 83 km/h = 83 × 5/18 m/sec = 23.05 m/sec,
>
>
>
> Cd = 0.30, A = 12 m2,
>
>
>
> ρ = 1.2 kg/m3
>
>
>
> 由于，
>
>
>
> D = (Cd × ρ × V2 × A) / 2
>
>
>
>
>
> = (0.30 × 1.2 × 23.052 × 12) / 2
>
>
>
>
>
> = 2295.21 / 2
>
>
>
> = 1147.60 N
问题 3：一架飞机的阻力系数为 0.25，以 610 km/h 的速度移动。如果飞机的横截面积为 70 m2，计算阻力。
回答：
> 已知，
>
>
>
> V = 610 km/h = 610 × 5/18 m/sec = 169.44 m/sec,
>
>
>
> Cd = 0.25,
>
>
>
> ρ = 1.2 kg/m3,
>
>
>
> A=70 m2
>
>
>
> 由于，
>
>
>
> D = (Cd × ρ × V2 × A) / 2
>
>
>
>
>
> = (0.25 × 1.2 × 169.442 × 70) / 2
>
>
>
>
>
> = 602908.11 / 2
>
>
>
> = 301454.05 N
问题 4：一辆自行车的阻力系数为 0.14，平均速度为 83 km/h。给定横截面积为 5 m2，计算阻力。
回答：
> 已知，
>
>
>
> V = 83 km/h = 83 × 5/18 m/sec = 23.05 m/sec,
>
>
>
> Cd = 0.14,
>
>
>
> A = 5 m2,
>
>
>
> ρ = 1.2 kg/m3
>
>
>
> 由于，
>
>
>
> D = (Cd × ρ × V2 × A) / 2
>
>
>
>
>
> = (0.14 × 1.2 × 23.052 × 5) / 2
>
>
>
>
>
> = 446.292 / 2
>
>
>
> = 223.146 N
问题 5：一个在水中移动的物体受到 520 N 的阻力，其阻力系数是多少？横截面积为 3 m2，速度为 20 m/s。
回答：
> 已知，
>
>
>
> D = 520 N,
>
>
>
> A = 3 m2,
>
>
>
> V = 20 m/s,
>
>
>
> ρ = 1.2 kg/m3
>
>
>
> 由于，
>
>
>
> D = (Cd × ρ × V2 × A) / 2
>
>
>
> = 2 × D / ρ × V2 × A
>
>
>
>
>
> = 2 × 520 / 1.2 × 202 × 3
>
>
>
>
>
> =