Hvordan beregne terminal velocity

Et objekt er i bevegelse på dens terminal hastighet hvis dens hastighet er konstant på grunn av den tilbakeholdende kraft, slik som drag.

Et objekt som frigjøres til å falle fritt på grunn av tyngdekraften gjennom et gassformig eller et flytende medium som er referert til som å være i fritt fall. Gravity er en konstant kraft, noe som fører til den frie fallende gjenstand til å akselerere når den faller. Det finnes andre krefter som arbeider for å bremse ned gjenstand, slik som den luftmotstand som presenteres av mediet for å motstå bevegelse av et objekt gjennom mediet. Tyngdekraften vil først overmanne dra og føre til at gjenstanden begynne å falle. Imidlertid er tyngdekraft en konstant, mens drag øker med hastigheten av den gjenstand som beveger seg gjennom den. Hvis det er tillatt å falle fritt for lenge nok, vil objektet nå en hastighet ved hvilken tyngdekraften er nøyaktig oppveid av kraften av luftmotstanden. Den fallende gjenstand vil opprettholde den hastighet, som er referert til som terminal hastighet, gjennom resten av det frie fallet. Bruk disse tipsene for å beregne terminal velocity.

Trinn

Hvordan beregne terminal velocity. Forstå dine enheter.

Finn den gravitasjonskraft

1
Forstå dine enheter. De fleste tenker på massen som blir uttrykt i enten pounds eller gram, men dette er ikke sant. Mens gram er enheten for masse i det metriske systemet, er pundet i imperialistiske systemet faktisk en kraft. Enheten av masse i imperial system er det pund-masse (LBM), som under gravitasjonskraft på overflaten av jorden vil oppleve en kraft på 32 pund-kraft (kN). For eksempel, hvis en person sies å veier 160 pounds på jorden, er at personen faktisk følelsen 160 lbf, men deres masse er 5 lbm.
2
Vet akselerasjonen på grunn av alvoret i jorden. Denne akselerasjonen er 9,8 meter per sekund kvadrat, eller 32 meter per sekund kvadrat.
3
Beregn den nedadgående tyngdekraften. Den kraft med hvilken den fallende gjenstand blir trukket ned er kraft (F) er lik masse (M) ganger akselerasjon (A), eller K = MA. I den imperialistiske systemet, er dette lbf av objektet, nummeret som ofte kalles vekt. Det er mer riktig massen i LBM ganger 32 meter per sekund kvadrat. I det metriske systemet, er kraften massen i gram ganger 9,8 meter per sekund i.

Bestem idet trekkraften

1
Finn de verdiene som trengs for å beregne dra. Få tettheten av mediet. Dette kan finnes i mange fysikk lærebøker og presentasjoner. Bestem tverrsnittsarealet av objektet som blir presentert for mediet. Det må derfor finnes i hvilken som helst tekst eller presentasjon omhandler form av det aktuelle objektet. De samme kildene skal presentere luftmotstandskoeffisient på objektet. Dette er et komplekst tall for å beregne, og også omfatter vitenskapelige forutsetninger. Ikke forsøk å beregne luftmotstandskoeffisient selv.
2
Finne ut drag kraft som er i opposisjon den nedadgående tyngdekraften. Idet trekkraften er (luftmotstandskoeffisienten av objektet (C) ganger tettheten av mediet (R) ganger tverrsnittsarealet blir presentert av objektet til mediet (ACS) ganger kvadratet av hastigheten (v) av objektet) delt på to. Derfor er lik drag kraft 1/2 ganger C ganger r ganger Acs ganger v kvadrat.

Løs for terminal velocity

1
Terminal velocity er nådd når gravitasjonsfelt og dra styrker er like. Derfor MA = (C XRX Acs xv kvadrat) / 2. Løse for terminal velocity gir terminal velocity som kvadratroten av (2 x MA) / (C XRX Acs).

Tips

Terminal velocity faktisk vil endre seg noe i løpet av fritt fall. Gravity går litt opp som objektet kommer nærmere sentrum av jorden, men beløpet er ubetydelig. Tetthet av mediet vil stige som objektet kommer ned dypere inn i mediet. Dette er en mye mer merkbar virkning. En fallskjermhopper faktisk vil avta etter hvert som de faller inntektene fordi atmosfæren blir stadig tykk som høyden er tapt av fallende gjenstand. Uten en åpen fallskjerm, ville jorden bli truffet av en fallskjermhopper reiser på ca 130 miles per time.