V-ați întrebat vreodată de ce paracaidistii ajung în cele din urmă la o viteză maximă la cădere, chiar dacă forța gravitațională în vid va determina accelerarea continuă a unui obiect? Un obiect care cade va atinge o viteză constantă atunci când există o forță de reținere, cum ar fi tragerea din aer. Forța aplicată de gravitație în apropierea unui corp masiv este în mare parte constantă, dar forțe precum rezistența aerului cresc cu cât merge mai repede obiectul care cade. Dacă este permis să cadă liber suficient de mult timp, un obiect care se încadrează va atinge o viteză în care forța de tragere va deveni egală cu forța gravitațională, iar cele două se vor anula reciproc, determinând obiectul să cadă la aceeași viteză până când lovește pământul. Aceasta se numește viteza terminală.
Pași
Metodă unu din 3: Rezolvarea pentru viteza terminală
- unu Utilizați formula vitezei maxime, v = rădăcina pătrată a lui ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Conectați următoarele valori la formula respectivă pentru a rezolva v, viteza terminală.
- m = masa obiectului care cade
- g = accelerația datorată gravitației. Pe Pământ, aceasta este de aproximativ 9,8 metri pe secundă.
- ρ = densitatea fluidului prin care cade obiectul.
- A = aria proiectată a obiectului. Aceasta înseamnă aria obiectului dacă ați proiectat-o pe un plan care era perpendicular pe direcția în care se mișcă obiectul.
- C = coeficientul de tragere. Acest număr depinde de forma obiectului. Cu cât forma este mai simplificată, cu atât este mai mic coeficientul. Puteți căuta câțiva coeficienți aproximativi de tragere.
Metodă 2 din 3: Găsiți Forța Gravitațională
- unu Găsiți masa obiectului care cade. Aceasta trebuie măsurată în grame sau kilograme, în sistemul metric.
- Dacă utilizați sistemul imperial, amintiți-vă că kilogramele nu sunt de fapt o unitate de masă, ci de forță. Unitatea de masă din sistemul imperial este masa lirei (lbm), care sub forța gravitațională de pe suprafața pământului ar experimenta o forță de 32 lira-forță (lbf). De exemplu, dacă o persoană cântărește 160 de kilograme pe pământ, acea persoană simte de fapt 160 lbf, dar masa lor este de 5 lbm.
- 2 Cunoașteți accelerația datorată gravitației Pământului. Destul de aproape de pământ pentru a întâmpina rezistența aerului, această accelerație este de 9,8 metri pe secundă pătrat sau 32 de metri pe secundă pătrat.
- 3 Calculați atracția descendentă a gravitației. Forța cu care obiectul care cade este tras în jos este egală cu masa obiectului de accelerație datorată gravitației sau F = MA. Acest număr, înmulțit cu două, merge în partea de sus a formulei vitezei maxime.
- În sistemul imperial, acesta este lbf-ul obiectului, numărul care este numit în mod obișnuit greutate. Este mai corect masa în lbm de 32 de picioare pe secundă pătrată. În sistemul metric, forța este masa în grame de 9,8 metri pe secundă pătrat.
Metodă 3 din 3: Determinați forța de tragere
- unu Obțineți densitatea mediului. Pentru un obiect care cade prin atmosfera Pământului, densitatea se va schimba în funcție de altitudine și de temperatura aerului. Acest lucru face calcularea vitezei maxime a unui obiect în cădere deosebit de dificilă, deoarece densitatea aerului se va schimba pe măsură ce obiectul își pierde altitudinea. Cu toate acestea, puteți căuta densitățile aproximative ale aerului în manuale și alte referințe.
- Ca un ghid dur, densitatea aerului la nivelul mării atunci când temperatura este de 15 ° C este de 1,225 kg / m3.
- 2 Estimează coeficientul de tragere al obiectului. Acest număr se bazează pe cât de raționalizat este obiectul. Din păcate, este un număr foarte complex de calculat și implică formularea unor ipoteze științifice. Nu încercați să calculați singur coeficientul de tragere fără ajutorul unui tunel al vântului și a unor matematici aerodinamice serioase. În schimb, căutați o aproximare bazată pe un obiect în formă similară.
- 3 Calculați aria proiectată a obiectului. Ultima variabilă pe care trebuie să o cunoașteți este aria secțională prezentată de obiect mediului. Imaginați-vă silueta obiectului care se încadrează văzând când vă uitați în sus chiar de sub el. Această formă, proiectată pe un plan, este zona proiectată. Din nou, aceasta este o valoare dificil de calculat cu orice altceva decât obiecte geometrice simple.
- 4 Descoperiți forța de tragere care se opune tragerii gravitației în jos. Dacă știți viteza obiectului, dar nu forța de tracțiune, puteți utiliza formula pentru a calcula forța de tracțiune. Acesta este (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Publicitate
Întrebări și răspunsuri ale comunității
Căutare Adăugați o întrebare nouă- Întrebare Dacă picătura cade liber cu viteza maximă, atunci ce se va întâmpla? Va continua să cadă la acea viteză fără să accelereze până când va atinge ceva.
- Întrebare Ce este saltul de bază? B.A.S.E este un acronim pentru clădiri, antene, întinderi și pământ. Saltul de bază este un sport extrem în care săriți de pe aceste diferite forme și desfășurați o mică parașută.
- Întrebare Ce viteză este viteza terminală? Ben Halford Depinde de greutatea, forma și densitatea aerului. Prin urmare, aveți o modalitate de a o calcula, deoarece nu este o constantă.
- Întrebare Cum găsesc viteza terminală cu numai rază și masă? Nu poți. Aveți nevoie de mai multe informații pentru a rezolva ecuația.
- Întrebare Este viteza terminală în spațiu egală cu viteza luminii? Matt Pattok Orice lucru cu masă necesită o forță infinită pentru a atinge viteza luminii, deci chiar și în vid este imposibil să atingi viteza luminii. Acest lucru este într-adevăr complicat, deoarece lumina este compusă din fotoni, care sunt particule fără masă. Datorită acestei legi, viteza terminală în vid ar fi de 99,999 ...% din viteza luminii. Conform teoriei relativității speciale a lui Einstein, aceasta provoacă și călătoria în timp în viitor, deoarece abordarea vitezei luminii încetinește timpul. Dacă ați putea călători mai repede decât lumina, viteza maximă ar fi complet inexistentă (ați continua să accelerați). Practic, viteza terminală în spațiu este cu puțin mai mică decât lumina.
- Întrebare Care este schimbarea de impuls a unei mașini de 950 kg care călătorește de la 40 m / s la 31 m / s? Momentul (kgm / s) este egal cu masa (kg) ori viteza (m / s). 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s - 38000kgm / s = -8550kgm / s
- Întrebare Care este distanța necesară pentru ca o masă în cădere liberă de 100 kg să ajungă la T.V.? Prin definiția căderii libere, nu există rezistență la aer. Deoarece viteza terminală este atinsă atunci când forța rezistenței aerului = forța gravitației, această întrebare este o întrebare truc.
- Întrebare Cum pot determina viteza terminală a obiectului plutitor ca o barcă mică? Viteza terminală se referă la viteza de echilibru pe măsură ce un obiect cade printr-un mediu. Barca nu are nicio viteză față de cel mai relevant mediu, apa. Dacă barca se scufunda, atunci ar putea obține o viteză maximă, caz în care se aplică discuția de mai sus.
- Întrebare Cum calculez viteza la care scade un parașutist după atingerea vitezei maxime folosind timpul după atingerea vitezei maxime și distanța scăzută după atingerea vitezei maxime? Dacă un parașutist a ajuns la televizor, atunci nu mai accelerează în jos. Dacă știți timpul în care a scăzut de când a ajuns la televizor și distanța a scăzut, atunci T.V. = dist / time. Acest lucru se datorează faptului că componenta de accelerație este zero (datorită faptului că se află la viteza maximă).
- Întrebare Dacă un obiect cade la viteza terminală și o forță externă cu aceeași direcție ca direcția de cădere este aplicată obiectului, s-ar atinge o nouă viteză terminală? Ați adăuga masă și, eventual, ați modifica tracțiunea. Trebuie să recalculați contabilitatea pentru un „obiect” diferit. Este posibil ca obiectul secundar să fi fost afectat de o densitate a aerului mai mică datorită trezirii primului obiect. De asemenea, este posibil ca schimbările de tracțiune să fie drastice, deoarece fluxul de aer între două obiecte este foarte complicat. Vedeți aerodinamica, cum ar fi F1, care trebuie să țină cont de vortexuri. Cu siguranță va exista un anumit transfer de energie la impact, dar ar reveni la televizorul său, având suficient timp încă în aer.
- Putem calcula viteza terminală atunci când ni se dă valoarea lungimii, masei, rezistenței și densității fluxului? Răspuns
- Ce se întâmplă dacă am doar timp, masă și distanță, fără densitate prin apă sau zonă sau forță de tragere? Răspuns
- Am citit că „bombele” de ciment și oțel folosite de militari în timpul antrenamentelor provoacă un boom sonor la coborârea lor. Poate un obiect care cade să rupă bariera sunetului? Răspuns
- Cum pot calcula forța rezultată pe scufundătorul de cer când viteza lui este de 5,5 m / s? Răspuns
- Există viteze terminale diferite? Răspuns
Publicitate
Video . Prin utilizarea acestui serviciu, unele informații pot fi partajate cu YouTube.
sfaturi
- Viteza terminală se va schimba de fapt ușor în timpul căderii libere. Gravitația crește ușor pe măsură ce obiectul se apropie de centrul pământului, dar cantitatea este neglijabilă. Densitatea mediului va crește pe măsură ce obiectul coboară mai adânc în mediu. Acesta este un efect mult mai vizibil. Un parașutist va încetini de fapt pe măsură ce va cădea, deoarece atmosfera devine din ce în ce mai groasă pe măsură ce altitudinea scade.
- Fără o parașută deschisă, un parașutist ar lovi pământul la aproximativ 210 km / h.
Publicitate
