بہاؤ مزاحمت ایک وسیع مسئلہ ہے۔ تیز رفتاری پر کار کی ایندھن کی کھپت بنیادی طور پر زمینی رگڑ کی مزاحمت کے بجائے ہوا کی مزاحمت سے آتی ہے۔ ہوا میں سموگ کے "معطل" ہونے کی وجہ بہاؤ مزاحمت بھی ہے۔ یہ سب ہوا کی مزاحمت کی اہمیت کو واضح کرتے ہیں۔
01
دباؤ کی تفریق مزاحمت اور رگڑ مزاحمت
قوت کے نقطہ نظر سے، شے کی مزاحمت اس کی سطح پر موجود سیال کی براہ راست کارروائی ہے۔ جو چیز شے کی سطح پر کھڑا ہے وہ سیال کا دباؤ ہے، اور اس سے پیدا ہونے والی مزاحمت کو تفریق دباؤ مزاحمت کہا جاتا ہے۔ جو چیز شے کی سطح کے متوازی ہے وہ سیال کی چپچپا سہیر قوت ہے، اور اس سے پیدا ہونے والی مزاحمت کو رگڑ مزاحمت کہا جاتا ہے۔ ان دو قوتوں کے علاوہ کوئی دوسری قوت نہیں۔ لہذا، کسی چیز کی کل مزاحمت دباؤ کے فرق کی مزاحمت اور رگڑ مزاحمت کی نتیجہ خیز قوت ہے۔ دباؤ کے فرق کی مزاحمت کا آبجیکٹ کی شکل سے گہرا تعلق ہے، اور رگڑ کی مزاحمت بنیادی طور پر آبجیکٹ کی سطح کے علاقے سے متعلق ہے۔
کچھ جگہوں کا کہنا ہے کہ دباؤ کے فرق کی مزاحمت اور رگڑ مزاحمت کے علاوہ، حوصلہ افزائی مزاحمت، جھٹکا لہر مزاحمت، وغیرہ ہیں، جو ایک غلط فہمی ہے۔ درحقیقت، حوصلہ افزائی مزاحمت اور جھٹکا لہر مزاحمت دونوں کو دباؤ کے فرق کی مزاحمت اور رگڑ مزاحمت (بنیادی طور پر دباؤ کے فرق کی مزاحمت) سے منسوب کیا جا سکتا ہے۔
02
شکل مزاحمت کولہوں مزاحمت
یہ قدیم زمانے سے جانا جاتا ہے کہ سیال میں حرکت کرنے والی اشیاء مزاحمت کا تجربہ کریں گی، اور مزاحمت کا آبجیکٹ کی شکل سے گہرا تعلق ہے۔ لیکن سیال میکانکس کا اصل نظریہ اس کے برعکس نتیجہ پر پہنچا۔ Euler اور Bernoulli کے سیال حرکت کے قوانین کی بنیاد پر، اگر سیال کی viscosity کو نظر انداز کر دیا جائے، تو سیال اس میں حرکت کرنے والی کسی بھی شکل کی اشیاء کے خلاف مزاحمت پیدا نہیں کرے گا۔
ایسا لگتا ہے کہ مزاحمت مکمل طور پر viscosity کی وجہ سے ہوتی ہے، لیکن ہوا کی viscosity بہت کم ہوتی ہے، اور اس سے پیدا ہونے والی رگڑ کی مزاحمت اصل میں ماپی جانے والی ایروڈائنامک مزاحمت سے بہت چھوٹی ہوتی ہے۔ اس تضاد کو تاریخ میں "D'Alembert's Paradox" کے نام سے جانا جاتا ہے کیونکہ یہ فرانسیسی ریاضی دان D'Alembert نے تجویز کیا تھا۔
یہ اس وقت تک نہیں تھا جب تک پرانڈٹل نے باؤنڈری لیئر تھیوری کو آگے نہیں بڑھایا کہ لوگوں کو بہاؤ مزاحمت کے جوہر کا واقعی احساس ہوا۔ دباؤ کے فرق کی مزاحمت ایروڈائنامک مزاحمت کا بنیادی جزو ہے، جبکہ عام اشیاء کے لیے، دباؤ کے فرق کی مزاحمت بنیادی طور پر باؤنڈری پرت کی علیحدگی کی وجہ سے ہوتی ہے۔
ابتدائی لوگ (شاید بہت سے لوگ اب ایسا سوچتے ہیں) کسی قسم کی "عام فہم" کی بنیاد پر یقین رکھتے تھے کہ شے کے اگلے حصے کی شکل مزاحمت کے سائز کا تعین کرتی ہے، اور اگر سامنے کا حصہ تیز ہو تو مزاحمت چھوٹی ہو گی۔ . باؤنڈری لیئر تھیوری کے ساتھ، آبجیکٹ کے پچھلے حصے کی شکل کو دریافت کرنا زیادہ ضروری ہے۔ کیونکہ آبجیکٹ کے پچھلے حصے کی شکل اس بات کا تعین کرتی ہے کہ باؤنڈری لیئر کہاں الگ ہوتی ہے اور اس طرح آبجیکٹ کی سطح پر پریشر کی تقسیم ہوتی ہے۔
عام مچھلی اور پرندے نسبتاً کامل ہموار جسم ہوتے ہیں، جن میں گول سر اور نوکیلی دم ہوتی ہے۔
03
شکل مزاحمت سامنے کی مزاحمت
اگرچہ چیز کے پچھلے حصے کی شکل ڈریگ کی مقدار کے لیے فیصلہ کن ہے، لیکن سامنے کی شکل بھی اہم ہے۔ مثال کے طور پر، اگر شے کا اگلا حصہ مربع ہے، تو تیز کونوں سے سیال جلد الگ ہو جائے گا، اور پیچھے کی احتیاط سے بنائی گئی شکل اپنا معنی کھو دے گی۔ اس وقت ہائی وے پر چلنے والے ٹرکوں کے لیے، شکل کی اصلاح جو حاصل کی گئی ہے وہ بنیادی طور پر سامنے والے حصے پر مرکوز ہے، اور پچھلا حصہ کنٹینر کی شکل کے لحاظ سے محدود ہے، اس لیے کم کام کیا گیا ہے۔ ٹرانسونک رفتار سے حرکت کرنے والی اشیاء کے لیے، جھٹکے کی لہر اضافی مزاحمت پیدا کرے گی، اس لیے سامنے والے حصے کو انتہائی نوکیلی شکل میں ڈیزائن کیا گیا ہے، تاکہ مزاحمت کو کم کرنے کے لیے جھٹکے کی لہر کا مخروطی زاویہ چھوٹا ہو۔
04
جھٹکا لہر مزاحمت
جب آنے والے بہاؤ کی رفتار آواز کی رفتار کے قریب پہنچتی ہے یا اس سے زیادہ ہوتی ہے، تو جھٹکے کی لہریں پیدا ہوں گی، جو اضافی صدمے کی لہر کے خلاف مزاحمت لائے گی۔ جوہر میں، جھٹکا لہر مزاحمت بھی دباؤ کے فرق کی مزاحمت کی ایک قسم ہے، جو صدمے کی لہروں کی موجودگی کی وجہ سے آبجیکٹ کے پچھلے نصف حصے میں دباؤ کی ناکافی بحالی کی وجہ سے ہوتی ہے۔ چپکنے والے نقصان کو نظر انداز کرتے ہوئے، جب کوئی جھٹکا لہر نہیں ہوتا ہے، تو آبجیکٹ کے دوسرے نصف حصے میں ہوا کے بہاؤ میں کمی دباؤ میں اضافے Δp1 کے مساوی ہے؛ جب صدمے کی لہر ہوتی ہے تو، جھٹکے کی لہر سے گزرتے وقت ہوا کا بہاؤ جزوی طور پر مکینیکل توانائی کا کچھ حصہ کھو دیتا ہے، اور دباؤ میں اضافہ Δp2 جو اسی کمی کے مطابق ہوتا ہے، Δp1 سے چھوٹا ہوتا ہے۔ لہذا، جب جھٹکا لہر ہوتا ہے تو، آبجیکٹ کے پچھلے نصف میں دباؤ تھوڑا کم ہوتا ہے، جو صدمے کی لہر کی مزاحمت کا ذریعہ ہے۔ آبجیکٹ کے سامنے والے کنارے کو تیز کرنے سے جھٹکا مخروطی زاویہ کم ہو سکتا ہے، اس طرح جھٹکے کی لہر سے ہونے والے نقصان کو کم کیا جا سکتا ہے، اور جھٹکے کی لہر کی مزاحمت کو بھی کم کیا جا سکتا ہے۔ جب جہاز پانی کی سطح پر سفر کرتا ہے، تو یہ سطحی لہریں پیدا کرے گا اور لہروں کی مزاحمت بھی کرے گا، اس لیے اسے نوکدار بنایا جانا چاہیے، جب کہ پانی کے اندر سفر کرنے والی آبدوز گول ہوتی ہے۔
جھٹکا لہر مزاحمت کی وضاحت کرنے کے لئے توانائی کے نقصان کا استعمال کافی براہ راست نہیں ہے. سب کے بعد، کسی چیز کی سطح پر دباؤ اور چپچپا قوت وہ عوامل ہیں جو براہ راست مزاحمت کی شدت کا تعین کرتے ہیں۔ اگلا، جھٹکا لہر مزاحمت اعتراض کی سطح کے دباؤ کی تبدیلی کی طرف سے وضاحت کی جاتی ہے.
05
ڈریگ پر شکل اور سطح کے معیار کا اثر
مزاحمت کو کم کرنا سیال میکینکس کا ایک ابدی موضوع ہے۔ اسٹریم لائنز کا استعمال مؤثر طریقے سے تفریق دباؤ کی مزاحمت کو کم کر سکتا ہے، بنیادی طور پر اس لیے کہ ایک اچھی طرح سے ڈیزائن کیے گئے ہموار جسم کی سطح پر کوئی باؤنڈری لیئر علیحدگی نہیں ہے، اس طرح تفریق دباؤ کی مزاحمت کو کم کر دیتا ہے۔
شکل کے علاوہ، کسی چیز کی سطح کی کھردری بھی ڈریگ کو متاثر کرتی ہے۔ عام طور پر، سطح جتنی ہموار ہوگی، رگڑ کی مزاحمت اتنی ہی کم ہوگی، لیکن بعض اوقات شے کی سطح جان بوجھ کر کھردری ہوتی ہے، تاکہ باؤنڈری پرت علیحدگی کو روکنے کے لیے ہنگامہ خیز ہو جائے، اس طرح دباؤ کی تفریق مزاحمت کو نمایاں طور پر کم کیا جاتا ہے۔
06
خلاصہ کریں۔
کسی شے کی ایروڈائنامک مزاحمت کا تجزیہ کرتے وقت، سیال میکانکس کی عادت اسے قوت کی شکل کے مطابق تقسیم کرنا ہے۔ آبجیکٹ کی سطح پر عمودی طور پر کام کرنے والے دباؤ کی وجہ سے ہونے والی مزاحمت کو ڈفرنشل پریشر ریزسٹنس کہا جاتا ہے، جب کہ کسی چیز کی سطح کے متوازی رگڑ قوت کی وجہ سے ہونے والی مزاحمت کو رگڑ مزاحمت کہا جاتا ہے۔ چونکہ کسی چیز کی سطح پر ان دو قوتوں کے علاوہ کوئی قوت نہیں ہے، اس لیے کسی بھی قسم کی مزاحمت یا تو دباؤ کے فرق کی مزاحمت یا رگڑ مزاحمت، یا دونوں ہوتی ہے۔
بہاؤ کی علیحدگی کی وجہ سے دباؤ کے فرق کی مزاحمت اور صدمے کی لہر کی وجہ سے دباؤ کے فرق کی مزاحمت اشیاء کی ایروڈینامک مزاحمت کو متاثر کرنے والے سب سے بڑے عوامل ہیں۔
سبسونک کم مزاحمتی اشیاء کے سر اور نوک دار دم ہوتے ہیں، جبکہ سپرسونک کم مزاحمتی اشیاء کے سرے نوک دار ہوتے ہیں۔
