Sådan beregner du terminal velocity

Nogensinde spekulerer på, hvorfor skydiverne i sidste ende nå en maksimal hastighed, når de falder, selvom tyngdekraften i et vakuum vil medføre, at et objekt løbende accelerere? Et faldende objekt vil nå en konstant hastighed, når der er en fastholdelseskraft, såsom træk fra luften. Den kraft, der påføres tyngdekraften tæt på en massiv krop, er for det meste konstant, men kræfter som luftresistens Forøg, at det faldende objekt går. Hvis det er tilladt at frie fald i lang tid nok, vil et faldende objekt nå en hastighed, hvor trækkraften vil blive svimlende tyngdekraft, og de to vil annullere hinanden ud og forårsage, at objektet falder i samme hastighed, indtil det er muligt rammer jorden. Dette kaldes Terminal Hastighed.

Trin

Metode 1 af 3:
Løsning til terminalhastighed
  1. Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 1
1. Brug den terminale hastighedsformel, V = kvadratroden af ​​((2 * m * g) / (ρ * a * c)). Tilslut følgende værdier i den formel for at løse for V, terminalhastighed.
  • m = massen af ​​den faldende genstand
  • g = accelerationen på grund af tyngdekraften. På jorden er dette ca. 9.8 meter pr. Sekund.
  • ρ = densiteten af ​​væsken objektet falder igennem.
  • A = det forventede område af objektet. Dette betyder objektets område, hvis du projicerede det på et fly, der var vinkelret på den retning, som objektet bevæger sig.
  • C = trækkoefficienten. Dette nummer afhænger af objektets form. Jo mere strømlinede formen, jo lavere koefficienten. Du kan slå op nogle omtrentlige trækkoefficienter.
Metode 2 af 3:
Find gravitationsstyrken
  1. Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 2
1. Find massen af ​​det faldende objekt. Dette bør måles i gram eller kg, i det metriske system.
  • Hvis du bruger det kejserlige system, skal du huske at pund ikke faktisk er en enhed af masse, men af ​​kraft. Masseenheden i det kejserlige system er pundmassen (LBM), som under gravitationskraften på jordens overflade ville opleve en kraft på 32 pundkraft (LBF). For eksempel, hvis en person vejer 160 pounds på jorden, føler den person faktisk 160 lbf, men deres masse er 5 lbm.
  • Billedbet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 3
    2. Kender accelerationen på grund af jordens tyngde. Tæt nok til jorden for at støde på luftresistens, er denne acceleration 9.8 meter pr. Sekund, eller 32 fod per sekund squared.
  • Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 4
    3. Beregn den nedadgående tyngdekraft. Den kraft, som den faldende genstand trækkes ned, er lig med objektets massetider acceleration på grund af tyngdekraften, eller f = ma. Dette tal multipliceret med to, går i toppen af ​​terminalhastighedsformel.
  • I det kejserlige system er dette lbf af objektet, nummeret, der almindeligvis kaldes vægt. Det er mere korrekt massen i LBM gange 32 fod per sekund squared. I det metriske system er kraften massen i gram gange 9.8 meter per sekund squared.
    • Metode 3 af 3:
    Bestemme trækkraften
    1. Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 5
    1. Få densiteten af ​​mediet. For en genstand, der falder gennem jordens atmosfære, vil tætheden ændres baseret på højden og luftens temperatur. Dette gør beregning af terminalhastighed af en faldende genstand særligt vanskeligt, da luftens tæthed vil ændre sig, da objektet taber højde. Du kan dog slå op omtrentlige lufttætheder i lærebøger og andre referencer.
    • Som en grov guide er luftens tæthed på havets overflade, når temperaturen er 15 ° C 1.225 kg / m3.
  • Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 6
    2. Anslå trækkoefficienten for objektet. Dette nummer er baseret på, hvor strømlinet objektet er. Desværre er det et meget komplekst nummer at beregne, og indebærer at gøre visse videnskabelige antagelser. Forsøg ikke at beregne trækkoefficienten selv uden hjælp af en vindtunnel og en seriøs aerodynamisk matematik. I stedet kigge op en tilnærmelse baseret på et tilsvarende formet objekt.
  • Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 7
    3. Beregn det forventede område af objektet. Den sidste variabel, du har brug for at vide, er det sektionsområde, der præsenteres af objektet til mediet. Imaginethe silhuet af det faldende objekt se, når man kigger op fra direkte under det. Den form, projiceret på et fly, er det projicerede område. Igen er dette en vanskelig værdi at beregne med andet end enkle geometriske objekter.
  • Billedet med titlen Beregn Terminal Velocity Trin 8
    4. Find ud af trækkraften, der modsætter sig tyngdekraftens nedadgående træk. Hvis du kender objektets hastighed, men ikke trækkraften, kan du bruge formlen til at beregne trækkraften. Dette er (c * ρ * a * (v ^ 2)) / 2.

    • Video

    Ved at bruge denne service kan nogle oplysninger deles med YouTube.

    Tips

    Terminal hastighed vil faktisk ændre sig lidt under det frie fald. Gravity går lidt op, da objektet kommer tættere på jordens centrum, men mængden er ubetydelig. Densitet af mediet vil stige, da objektet kommer ned dybere ind i mediet. Dette er en meget mere mærkbar effekt. En skydiver vil faktisk sænke, da faldet fortsætter, fordi atmosfæren bliver stadig mere tyk som højde dråber.
  • Uden en åben faldskærm ville en skydiver slå jorden på ca. 130 mph (210 km / h).
    • Del på sociale netværk :
    Lignende