Siły oporu ośrodka występują wówczas, gdy ciało porusza się w płynie lub płyn opływa ciało. W fizyce poprzez płyny rozumie się substancje zdolne do przepływu czyli ciecze i gazy. Jeżeli ciało znajduje się w ośrodku gazowym, to mówimy o oporze aerodynamicznym, jeżeli ciało umieszczone jest w cieczy, to opór będzie hydrodynamiczny.
Siły oporu ośrodka podobnie jak tarcie działają w kierunku przeciwnym do sił wymuszających ruch ciała. Ich wartość zależy od bardzo wielu czynników takich jak np.:
prędkość względna ciała i płynu, gęstość ośrodka czy pole powierzchni ciała.
W szczególnym przypadku tj. gdy ciało o obłym kształcie porusza się w powietrzu z dużą prędkością wzór na siłę oporu ośrodka jest następujący:
\(F _{op}= \frac{1}{2} B \cdot \rho \cdot S \cdot v ^{2} \), gdzie:
B – współczynnik oporu aerodynamicznego, ρ – gęstość gazu, S – pole powierzchni ciała prostopadłej do kierunku prędkości, v – prędkość ciała.
Opór ośrodka - siły oporu - przykład 1.
Jak zmieni się wartość siły oporu powietrza działającej na samochód jeżeli jego prędkość wzrośnie dwukrotnie?
Rozwiązanie:
Ponieważ siła oporu powietrze jest wprost proporcjonalna do kwadratu prędkości \((F _{op}\~ v ^{2} )\) , to dwukrotny wzrost prędkości spowoduje aż czterokrotny wzrost wartości sił oporu.
Opór ośrodka - siły oporu - przykład 2.
Czy spadające w powietrzu ciało może przyspieszać w nieskończoność?
Rozwiązanie:
Nie. Ponieważ siły oporu ośrodka są proporcjonalne do kwadratu prędkości, to w pewnym momencie (przy pewnej prędkości) będą na tyle duże, że zrównoważą siłę powodującą ruch. Wówczas zgodnie z I zasadą dynamiki prędkość ciała nie będzie się już zmieniać.