Sådan beregnes terminalhastighed

Har du nogensinde spekuleret på hvorfor faldskærmsudspringere

indhold

Trin

Metode 1løsning af terminalhastighed
Metode 2find gravitational force
Metode 3bestem friktionskraften

Tips

nå en maksimal hastighed ved fald, selvom tyngdekraften i vakuumet forårsager en kontinuerlig acceleration af et objekt i spørgsmålet? En faldende genstand vil nå konstant hastighed, når der er en restriktiv kraft, såsom luftfriktion. Den kraft, der anvendes af tyngdekraften tæt på en massiv krop, er for det meste konstant, men kræfter som luftmodstanden vil stige så hurtigt som objektet accelererer. Hvis lov til at stå i frit fald i tilstrækkelig tid, vil en faldende genstand nå en hastighed, som den kraft af træk bliver lig med tyngdekraften, og de vil annullere hinanden, hvilket får objektet til at falde med samme hastighed, indtil den når eller jord. Dette kaldes "terminal hastighed".

trin

Metode 1
Løsning af terminalhastighed

Brug terminalhastighed formel, v = √ [(2mg) / (ρAC)]. Indtast følgende værdier i formlen for at finde v, eller terminalhastigheden.

m = den faldende objekts masse
g = acceleration på grund af tyngdekraften (ca. 9,8 m / s² på jorden)
ρ = densitet af væsken, hvori objektet falder
A = projiceret område af objektet (dette betyder at objektets område, hvis det projiceres på et fly vinkelret på objektets bevægelsesretning)
C = friktionskoefficient (dette tal afhænger af objektet, derfor jo smalere og glattere objektet, jo lavere friktionen)

Metode 2
Find Gravitational Force

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 2

Find massen af den faldende genstand. Det skal måles i gram eller kilogram i det metriske system.

Massenheden i metriske systemet er kilogramstyrken (kgf).

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 3

Kend accelerationen på grund af Jordens tyngdekraften. At være tæt nok til Jorden for at imødekomme luftmotstand, er denne acceleration 9,8 m / s².

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 4

Beregn tyngdekraften ned. Den kraft, hvormed den faldende genstand trækkes lav er lig med massen gange tyngdeaccelerationen, eller F = ma. Dette tal multipliceret med to vil gå til toppen af terminalhastighedsformlen.

I det metriske system er kraften repræsenteret af massen i gram gange 9,8 m / s².

Metode 3
Bestem friktionskraften

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 5

Få tætheden af mediet. For en genstand, der falder gennem Jordens atmosfære, vil densiteten ændre sig i henhold til højde og lufttemperatur. Dette gør det muligt at beregne terminalhastigheden af en fallende genstand særligt vanskelig, da lufttætheden vil ændre sig, når objektet mister højden. Du kan dog søge efter omtrentlige lufttætheder i lærebøger eller andre referencematerialer.

Omfattende er lufttætheden ved havniveau ved en temperatur på 15 ° C 1.225 kg / m³.

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 6

Anslå objektivets friktionskoefficient. Dette tal er baseret på, hvor slank objektet er. Desværre er dette et meget komplekst tal for at være en computer, og det vil indebære visse videnskabelige bestemmelser. Forsøg ikke at beregne friktionskoefficienten på egen hånd uden hjælp fra en vindtunnel og aerodynamisk meget matematik. Eller søg efter en objektbaseret tilnærmelse på en lignende måde.

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 7

Beregn det projicerede område af objektet. Den sidste variabel, du bør vide, er det snitareal, der præsenteres af objektet i halvdelen. Forestil dig det faldende objekts silhuet fra en højere visning og være under den. Denne form, projiceret på et fly, er det projicerede område. Igen er det en vanskelig værdi at beregne med intet mere end simple geometriske objekter.

Billedbetegnelse Beregn Terminalhastighed Trin 8

Find friktionskraften modsat tyngdekraften. Hvis du kender objektets hastighed, men ikke friktionsstyrken, kan du bruge formlen til at beregne friktionskraften, [CρA (v²)] / 2.

tips

Uden en åben faldskærm, a skydiver ville nå jorden ved ca. 210 km / t.
Terminalhastigheden vil ændres lidt under frit fald. Graviteten øges en smule, da objektet nærmer sig Jordens centrum, men mængden er ubetydelig. Densiteten af mediet vil stige, når genstanden bliver dybere i midten, som er et meget mere mærkbar effekt. en skydiver, Faktisk vil bremse ned i løbet af efteråret, da atmosfæren bliver støt tykkere, da højden falder.

Del på sociale netværk:

Relaterede