Har du noen gang lurt på hvorfor fallskjermhoppere til slutt når maksimal hastighet når de faller, selv om tyngdekraften i et vakuum vil føre til at et objekt kontinuerlig akselererer? En fallende gjenstand vil oppnå konstant hastighet når det er en fastholdende kraft, for eksempel drag fra luften. Kraften som påføres av tyngdekraften nær en massiv kropp er stort sett konstant, men krefter som luftmotstand øker jo raskere den fallende gjenstanden går. Hvis det er tillatt å frigjøre fall lenge nok, vil en fallende gjenstand nå en hastighet der trekkraften blir lik tyngdekraften, og de to vil avbryte hverandre og føre til at gjenstanden faller i samme hastighet til den treffer bakken. Dette kalles terminalhastighet.
Fremgangsmåte
Metode en av 3: Løser for terminalhastighet
- en Bruk terminalhastighetsformelen, v = kvadratroten til ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Plugg følgende verdier i den formelen for å løse v, terminalhastighet.
- m = massen av det fallende objektet
- g = akselerasjonen på grunn av tyngdekraften. På jorden er dette omtrent 9,8 meter per sekund.
- ρ = tettheten av væsken objektet faller gjennom.
- A = det projiserte området til objektet. Dette betyr objektets område hvis du projiserer det på et plan som var vinkelrett på retningen objektet beveger seg.
- C = motstandskoeffisienten. Dette tallet avhenger av formen på objektet. Jo mer strømlinjeformet formen er, desto lavere er koeffisienten. Du kan slå opp noen omtrentlige dragkoeffisienter.
Metode 2 av 3: Finn Gravitational Force
- en Finn massen til det fallende objektet. Dette skal måles i gram eller kilogram, i det metriske systemet.
- Hvis du bruker det keiserlige systemet, må du huske at pund faktisk ikke er en masseenhet, men kraft. Massenheten i det keiserlige systemet er pundmassen (lbm), som under gravitasjonskraften på jordoverflaten ville oppleve en kraft på 32 pund-kraft (lbf). For eksempel, hvis en person veier 160 pund på jorden, føler personen faktisk 160 pund, men massen er 5 pund.
- 2 Kjenn akselerasjonen på grunn av jordens tyngdekraft. Nær nok til jorden til å møte luftmotstand, er denne akselerasjonen 9,8 meter per sekund i kvadrat, eller 32 fot per sekund i kvadrat.
- 3 Beregn tyngdekraftens nedadgående trekk. Kraften som den fallende gjenstanden trekkes ned tilsvarer objektets massetid akselerasjon på grunn av tyngdekraften, eller F = MA. Dette tallet, multiplisert med to, går øverst i terminalhastighetsformelen.
- I det keiserlige systemet er dette objektets lbf, tallet som ofte kalles vekt. Det er mer korrekt massen i lbm ganger 32 fot per sekund i kvadrat. I det metriske systemet er kraften massen i gram ganger 9,8 meter per sekund i kvadrat.
Metode 3 av 3: Bestem Drag Force
- en Få tettheten til mediet. For et objekt som faller gjennom jordens atmosfære, vil tettheten endres basert på høyden og temperaturen på luften. Dette gjør det spesielt vanskelig å beregne terminalhastigheten til et fallende objekt, da tettheten til luften vil endre seg når objektet mister høyden. Du kan imidlertid slå opp omtrentlige lufttettheter i lærebøker og andre referanser.
- Som en grov guide er tettheten av luft ved havnivå når temperaturen er 15 ° C 1.225 kg / m3.
- 2 Beregn gjenstandskoeffisienten til objektet. Dette tallet er basert på hvor strømlinjeformet objektet er. Dessverre er det et veldig komplekst tall å beregne, og innebærer å gjøre visse vitenskapelige forutsetninger. Ikke prøv å beregne drakoeffisienten selv uten hjelp av en vindtunnel og litt seriøs aerodynamisk matematikk. I stedet slå opp en tilnærming basert på et lignende formet objekt.
- 3 Beregn det projiserte området til objektet. Den siste variabelen du trenger å vite er snittområdet som objektet presenterer for mediet. Tenk deg silhuetten av den fallende gjenstanden når du ser opp rett under den. Den formen, projisert på et plan, er det projiserte området. Igjen, dette er en vanskelig verdi å beregne med alt annet enn enkle geometriske objekter.
- 4 Finn ut dragkraften som motarbeider tyngdekraften nedover. Hvis du kjenner objektets hastighet, men ikke dragkraften, kan du bruke formelen til å beregne dragkraften. Dette er (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Annonse
Samfunnsspørsmål og svar
Søk Legg til nytt spørsmål- Spørsmål Hvis fallet faller fritt med terminalhastigheten, hva vil da skje? Den vil fortsette å falle i den hastigheten uten å akselerere til den treffer noe.
- Spørsmål Hva er basehopping? B.A.S.E er et akronym for bygninger, antenner, spenn og jord. BASE jumping er en ekstremsport der du hopper av disse forskjellige formene og distribuerer en liten fallskjerm.
- Spørsmål Hvilken hastighet er terminalhastighet? Ben Halford Avhenger av vekten, formen og tettheten til luften. Derfor har du en måte å beregne det på, da det ikke er en konstant.
- Spørsmål Hvordan finner jeg terminalhastighet med bare radius og masse? Du kan ikke. Du trenger mer informasjon for å løse ligningen.
- Spørsmål Er terminalhastigheten i rommet lik lysets hastighet? Matt Pattok Alt med masse krever uendelig kraft for å nå lysets hastighet, så selv i vakuum er det umulig å nå lysets hastighet. Dette er veldig komplisert, ettersom lys består av fotoner, som er masseløse partikler. På grunn av denne loven ville terminalhastigheten i et vakuum være 99,999 ...% av lysets hastighet. I følge Einsteins teori om spesiell relativitet forårsaker dette også tidsreiser inn i fremtiden, fordi det å nærme seg lysets hastighet bremser tiden. Hvis du kunne reise raskere enn lys, ville terminalhastigheten være helt ikke-eksisterende (du vil fortsette å akselerere). I utgangspunktet er terminalhastighet i rommet bare en uendelig liten bit tregere enn lys.
- Spørsmål Hva er endringen i momentum for en 950 kg bil som går fra 40 m / s til 31 m / s? Momentum (kgm / s) er lik masse (kg) ganger hastighet (m / s). 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s - 38000kgm / s = -8550kgm / s
- Spørsmål Hva er avstanden som kreves for at en fallende masse på 100 kg skal nå T.V.? Etter definisjonen av et fritt fall er det ingen luftmotstand. Siden terminalhastigheten er nådd når kraften til luftmotstand = tyngdekraften, er dette spørsmålet et triksspørsmål.
- Spørsmål Hvordan kan jeg bestemme terminalhastigheten til det flytende objektet som en liten båt? Terminalhastighet refererer til likevektshastigheten når et objekt faller gjennom et medium. Båten har ingen hastighet i forhold til det mest relevante mediet, vannet. Hvis båten skulle synke, kunne den få en terminalhastighet. I så fall gjelder diskusjonen ovenfor.
- Spørsmål Hvordan beregner jeg hastigheten fallskjermhopperen faller etter å ha nådd terminalhastighet ved å bruke tiden etter at den har nådd terminalhastigheten og avstanden som er falt etter å ha nådd terminalhastigheten? Hvis en fallskjermhopper har nådd TV, akselererer han ikke lenger nedover. Hvis du vet tiden han har falt siden TV-en og avstanden falt, så er hans T.V. = dist / tid. Dette skyldes at akselerasjonskomponenten er null (på grunn av å være i terminalhastighet).
- Spørsmål Hvis et objekt faller med terminalhastighet og en ekstern kraft med samme retning som fallretningen påføres objektet, ville en ny terminalhastighet oppnås? Du vil legge til masse og muligens endre dra. Du må beregne om et annet objekt. Det er mulig at det sekundære objektet ble påvirket av en lavere lufttetthet på grunn av kjølvannet av det første objektet. Det er også mulig at drag endres drastisk ettersom luftstrømmen mellom to objekter er veldig komplisert. Se aerodynamikk som F1 som må redegjøre for virvler. Det vil helt sikkert være noe energioverføring ved innvirkning, men det vil fortsatt gå tilbake til TV-en gitt nok tid fremdeles i luften.
- Kan vi beregne terminalhastigheten når vi får verdien av lengden, massen, motstanden og flytdensiteten? Svar
- Hva om jeg bare har tid, masse og avstand, ingen tetthet gjennom vann eller område, eller dragkraft? Svar
- Jeg har lest at sement- og stålbombene militæret bruker under trening, forårsaker en lydbom når de kommer ned. Kan en fallende gjenstand bryte lydbarrieren? Svar
- Hvordan beregner jeg den resulterende kraften på skydykkeren når hastigheten er 5. 5 m / s? Svar
- Er det forskjellige terminalhastigheter? Svar
Annonse
Video . Ved å bruke denne tjenesten kan noe informasjon deles med YouTube.
Tips
- Terminalhastigheten vil faktisk endre seg litt under fritt fall. Tyngdekraften øker litt når objektet kommer nærmere jordens sentrum, men mengden er ubetydelig. Tettheten til mediet vil øke når objektet kommer dypere ned i mediet. Dette er en mye mer merkbar effekt. En fallskjermhopper vil faktisk bremse når høsten fortsetter fordi atmosfæren blir stadig tykkere når høyden faller.
- Uten en åpen fallskjerm ville en fallskjermhopper slå bakken med ca. 210 km / t.
Annonse
