Determinați viteza finală a unui obiect

Ați întrebat vreodată de ce parașutiștii în cele din urmă ajunge la o viteză maximă în timpul căderii, chiar dacă gravitația parte într-un vid pentru a se asigura că continuă să se accelereze în mod continuu obiectul? Un obiect care se încadrează va atinge o viteză constantă atunci când acționează asupra unei forțe de frânare, cum ar fi rezistența la aer. Gravitatea de lângă un corp solid este, de obicei, constantă, dar forțele, cum ar fi rezistența aerului, cresc, pe măsură ce obiectul merge mai repede. În cazul în care un obiect poate cădea, dar suficient de mult timp, atunci se va ajunge la o viteză la care forța de rezistență devine egală cu cea a forței de gravitație, iar cei doi se vor anula reciproc și obiectul la aceeași viteză persistă până când atinge solul. Aceasta se numește viteza finală.

conținut

Pași
Metoda 1rezolvați viteza finală
Metoda 2determinați forța gravitațională
Metoda 3determinarea forței de rezistență
Sfaturi

pași

Metoda 1
Rezolvați viteza finală

Utilizați formula pentru viteza finală, de asemenea v = rădăcina pătrată a ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Aplicați următoarele valori pentru formula care trebuie rezolvată pentru v, viteza finală.

m = masa obiectului care se încadrează
g = accelerația datorată gravitației. Pe Pamant, aceasta este de aproximativ 9,8 metri pe secunda pe secunda.
ρ = densitatea lichidului prin care cade obiectul.
A = suprafața proiectată a obiectului. Aceasta este suprafața obiectului când este proiectată pe o suprafață plană care este perpendiculară pe direcția în care se mișcă obiectul.
C = coeficientul de rezistență. Acest număr depinde de forma obiectului. Cu cât structura este mai raționalizată, cu atât coeficientul este mai mic. Puteți avea abordări diferite ale coeficienților de rezistență aici uite în sus.

Metoda 2
Determinați forța gravitațională

Imaginea intitulată Calculate Speed Terminal Step 2

Determinați masa obiectului care se încadrează. Acest lucru trebuie măsurat în grame sau kilograme, în funcție de sistemul metric.

Amintiți-vă că kilogramul nu este o unitate de greutate, ci o masă. Greutatea unui obiect este egală cu forța gravitațională exercitată asupra masei obiectului. Sub influența forței gravitaționale de la suprafața pământului, o masă de 1 kg are o forță de 9,8 Newtoni. De exemplu, dacă o persoană de pe Pământ cântărește 80 de kilograme, masa lui este de 80 de kilograme, dar experimentează o forță de 784 N (greutatea obiectului).

Imaginea intitulată Calculate Velcity Terminal Step 3

Aflați accelerația datorată gravității Pământului. Destul de aproape de Pământ pentru a experimenta rezistența la aer, această accelerație este de 9,8 metri pe secundă.

Imaginea intitulată Calculate Speed Terminal Step 4

Calculați tracțiunea descendentă a gravitației. Forța cu care obiectul cădere este tras în jos este egală cu masa obiectului prin accelerația gravitațională sau F = MA. Acest număr este înmulțit cu 2, în partea de sus a formulei pentru viteza finală.

În sistemul metric, forța este masa (în grame) de 9,8 metri pe secundă.

Metoda 3
Determinarea forței de rezistență

Imaginea intitulată Calculate Speed Terminal Step 5

S-a determinat densitatea mediului. Pentru un obiect care cade de atmosfera pământului, densitatea se va schimba în funcție de înălțimea și temperatura aerului. Acest lucru face extrem de dificilă calcularea vitezei finale a unui obiect care se încadrează, deoarece densitatea aerului se va schimba în timp ce obiectul își pierde înălțimea. Dar puteți găsi aproximări ale diferitelor densități ale aerului în manuale și alte lucrări de referință.

Densitatea aerului la nivelul mării la o temperatură de 15 ° C este de 1225 kg / m3.

Imaginea intitulată Calculate Velcity Terminal Step 6

Efectuați o estimare a coeficientului de rezistență al obiectului. Acest număr se bazează pe modul în care este raționalizat obiectul. Din păcate, acesta este un număr foarte complex pentru a calcula și necesită anumite ipoteze științifice. Nu are sens să se calculeze coeficientul de rezistență fără ajutorul unui tunel vânt și calcule aerodinamice serioase. În schimb, căutați o aproximare pentru obiecte asemănătoare.

Imaginea intitulată Calculate Speed Terminal Step 7

Calculați suprafața proiectată a obiectului. Ultima variabilă de care aveți nevoie este partea plană reprezentată de obiectul din mediu. Imaginați-vă silueta obiectului care se încadrează așa cum o vedeți atunci când sunteți direct sub ea. Această formă, proiectată pe o suprafață plană, este suprafața proiectată. Din nou, aceasta este o valoare dificilă pentru a calcula dacă obiectul este mai complex decât forma geometrică de bază.

Aflați ce este forța de rezistență care merge împotriva gravitației direcționate în jos. Dacă cunoașteți viteza obiectului, dar nu forța de rezistență, puteți utiliza formula pentru a calcula. Aceasta este (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.

sfaturi

Viteza finală se va schimba de fapt ușor în timpul căderii libere. Gravitatea crește atunci când obiectul se apropie de centrul Pământului, dar acest lucru este neglijabil. Densitatea mediului va crește dacă obiectul va cădea mai departe. Acest efect este mult mai vizibil. Un jumper de parașută va încetini de fapt dacă căderea va continua, deoarece atmosfera se apropie și mai aproape de reducerea înălțimii.
Fără un parașut deschis, un jumper de parașută va atinge pământul cu o viteză de aproximativ 210 km / h.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit