Ako vypočítať rýchlosť terminálu

Zaujímalo vás niekedy, prečo parašutisti nakoniec pri páde dosiahnu maximálnu rýchlosť, aj keď gravitačná sila vo vákuu spôsobí, že sa objekt neustále zrýchľuje? Padajúci predmet dosiahne konštantnú rýchlosť, keď pôsobí obmedzujúca sila, napríklad ťahom zo vzduchu. Sila pôsobiaca gravitáciou v blízkosti masívneho telesa je väčšinou konštantná, ale sily ako odpor vzduchu sa zvyšujú, čím rýchlejšie padajúci objekt ide. Ak sa nechá dostatočne dlho voľný pád, padajúci objekt dosiahne rýchlosť, pri ktorej sa sila odporu stane rovnakou ako sila gravitácie, a obidva sa navzájom zrušia, čo spôsobí, že predmet spadne rovnakou rýchlosťou, kým nedosiahne dopadne na zem. Toto sa nazýva konečná rýchlosť.

Kroky

Metóda jeden z 3: Riešenie pre rýchlosť terminálu

1. jeden Použite vzorec konečnej rýchlosti, v = druhá odmocnina z ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Pripojte nasledujúce hodnoty do tohto vzorca, aby ste vyriešili v, konečnú rýchlosť.
   • m = hmotnosť padajúceho predmetu
   • g = gravitačné zrýchlenie. Na Zemi je to približne 9,8 metra za sekundu.
   • ρ = hustota tekutiny, cez ktorú predmet padá.
   • A = premietaná plocha objektu. To znamená oblasť objektu, ak ste ho premietli do roviny, ktorá bola kolmá na smer, ktorým sa objekt pohybuje.
   • C = koeficient odporu. Toto číslo závisí od tvaru objektu. Čím efektívnejší je tvar, tým nižší je koeficient. Môžete vyhľadať približné koeficienty odporu vzduchu.
   Reklama

Metóda 2 z 3: Nájdite gravitačnú silu

1. jeden Nájdite hmotnosť padajúceho predmetu. To by sa malo merať v metrických systémoch v gramoch alebo kilogramoch.
   • Ak používate cisársky systém, nezabudnite, že libry nie sú v skutočnosti jednotkou hmotnosti, ale sily. Jednotkou hmotnosti v imperiálnom systéme je libra-hmotnosť (lbm), ktorá by pri pôsobení gravitačnej sily na povrch Zeme zažila silu 32 libier (lbf). Napríklad, ak človek váži na zemi 160 libier, v skutočnosti cíti 160 lbf, ale jeho hmotnosť je 5 lbm.
2. 2 Poznajte zrýchlenie spôsobené gravitáciou Zeme. Toto zrýchlenie je dosť blízko na zem, aby narazilo na odpor vzduchu, na druhú 9,8 metra za sekundu na druhú alebo 32 stôp za sekundu na druhú.
3. 3 Vypočítajte gravitačný ťah smerom nadol. Sila, s ktorou je padajúci objekt strhávaný, sa rovná hmotnostnej hmotnosti objektu krát gravitáciou, alebo F = MA. Toto číslo vynásobené dvoma ide do hornej časti vzorca konečnej rýchlosti.
   • V cisárskom systéme je to lbf objektu, číslo, ktoré sa bežne nazýva hmotnosť. Je to správnejšia hmotnosť v lbm krát 32 stôp za sekundu na druhú. V metrickom systéme je sila hmotnosť v gramoch krát 9,8 metra za sekundu na druhú.
   Reklama

Metóda 3 z 3: Určte ťažnú silu

1. jeden Získajte hustotu média. U objektu prepadávajúceho zemskou atmosférou sa hustota zmení na základe nadmorskej výšky a teploty vzduchu. To sťažuje výpočet konečnej rýchlosti padajúceho objektu, pretože hustota vzduchu sa bude meniť, keď objekt stráca nadmorskú výšku. Približné hustoty vzduchu si však môžete vyhľadať v učebniciach a iných odkazoch.
   • Ako hrubý sprievodca, hustota vzduchu na úrovni mora, keď je teplota 15 ° C, je 1,225 kg / m3.
2. 2 Odhadnite koeficient odporu objektu. Toto číslo je založené na efektívnosti objektu. Nanešťastie je to veľmi zložité číslo, ktoré si vyžaduje určité vedecké predpoklady. Nepokúšajte sa sami vypočítať koeficient odporu bez pomoci aerodynamického tunela a nejakej vážnej aerodynamickej matematiky. Namiesto toho vyhľadajte aproximáciu na základe podobne tvarovaného objektu.
3. 3 Vypočítajte premietanú plochu objektu. Posledná premenná, ktorú potrebujete vedieť, je oblasť prierezu, ktorú objekt prezentuje na médium. Predstavte si, že silueta padajúceho predmetu je viditeľná pri pohľade zhora priamo pod ním. Tento tvar premietnutý do roviny je premietnutá plocha. Opäť je ťažké vypočítať túto hodnotu s čímkoľvek iným ako s jednoduchými geometrickými objektmi.
4. 4 Vypočítajte ťažnú silu, ktorá je v rozpore s gravitačným ťahom smerom nadol. Ak poznáte rýchlosť objektu, ale nie ťahovú silu, môžete na výpočet ťahovej sily použiť vzorec. Toto je (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Reklama

Otázky a odpovede komunity

Vyhľadávanie Pridať novú otázku

• Otázka Ak pokles klesá s konečnou rýchlosťou, čo sa stane? Pri tejto rýchlosti bude naďalej klesať bez akcelerácie, kým na niečo nenarazí.
• Otázka Čo je to base jumping? B.A.S.E je skratka pre budovy, antény, rozpätia a zem. BASE jumping je extrémny šport, pri ktorom zoskočíte z týchto rôznych foriem a nasadíte malý padák.
• Otázka Aká rýchlosť je konečná rýchlosť? Ben Halford Závisí to od hmotnosti, tvaru a hustoty vzduchu. Preto máte spôsob, ako to vypočítať, pretože to nie je konštanta.
• Otázka Ako nájdem konečnú rýchlosť iba s polomerom a hmotou? Nemôžeš. Na vyriešenie rovnice potrebujete viac informácií.
• Otázka Je konečná rýchlosť v priestore rovná rýchlosti svetla? Matt Pattok Čokoľvek s hmotou vyžaduje na dosiahnutie rýchlosti svetla nekonečnú silu, takže ani vo vákuu je nemožné dosiahnuť rýchlosť svetla. To je skutočne komplikované, pretože svetlo sa skladá z fotónov, ktoré sú nehmotnými časticami. Na základe tohto zákona by konečná rýchlosť vo vákuu bola 99,999 ...% rýchlosti svetla. Podľa Einsteinovej teórie špeciálnej relativity to spôsobuje aj cestovanie v čase do budúcnosti, pretože pribúdanie rýchlosti svetla čas spomaľuje. Keby ste mohli cestovať rýchlejšie ako svetlo, konečná rýchlosť by úplne neexistovala (stále by ste akcelerovali). V zásade je konečná rýchlosť vo vesmíre len nekonečne malá časť spomalená ako svetlo.
• Otázka Aká je zmena hybnosti automobilu s hmotnosťou 950 kg, ktorý jazdí z 40 m / s na 31 m / s? Hybnosť (kgm / s) sa rovná hmotnosti (kg) krát rýchlosť (m / s). 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s - 38000kgm / s = -8550kgm / s
• Otázka Aká je vzdialenosť potrebná na to, aby voľne padajúca 100 kg hmotnosť dosiahla T.V.? Podľa definície voľného pádu neexistuje odpor vzduchu. Pretože konečná rýchlosť sa dosiahne, keď sila odporu vzduchu = sila gravitácie, je táto otázka trikovou otázkou.
• Otázka Ako môžem určiť konečnú rýchlosť plávajúceho objektu ako malého člna? Terminálna rýchlosť sa vzťahuje na rovnovážnu rýchlosť, keď objekt padá cez médium. Loď nemá žiadnu rýchlosť vo vzťahu k najdôležitejšiemu médiu, vode. Ak by sa čln potápal, mohol by dosiahnuť konečnú rýchlosť, v takom prípade platí diskusia uvedená vyššie.
• Otázka Ako vypočítam rýchlosť, po ktorej parašutista klesá po dosiahnutí konečnej rýchlosti, pomocou času po dosiahnutí konečnej rýchlosti a vzdialenosti klesnutej po dosiahnutí konečnej rýchlosti? Ak sa parašutista dostal k televízii, potom už akceleruje smerom nadol. Ak poznáte čas, ktorý spadol od dosiahnutia TV, a prekonanú vzdialenosť, potom jeho T.V. = vzdialenosť / čas. To je spôsobené tým, že zložka zrýchlenia je nulová (kvôli tomu, že je pri konečnej rýchlosti).
• Otázka Ak predmet padá konečnou rýchlosťou a na objekt pôsobí vonkajšia sila v rovnakom smere ako smer pádu, dosiahla by sa nová koncová rýchlosť? Pridali by ste hmotu a prípadne zmenili odpor. Potrebovali by ste prepočítať účtovníctvo pre iný „objekt“. Je možné, že sekundárny objekt bol ovplyvnený nižšou hustotou vzduchu v dôsledku prebudenia prvého objektu. Je tiež možné, že sa ťahy drasticky menia, pretože prúdenie vzduchu medzi dvoma objektmi je veľmi komplikované. Pozrite sa na aerodynamiku, ako je F1, ktorá musí zohľadňovať víry. Pri náraze určite dôjde k určitému prenosu energie, ale stále by sa vrátil do svojej televízie, ak je vo vzduchu dostatok času.

Zobraziť viac odpovedí Nezodpovedané otázky

• Môžeme vypočítať konečnú rýchlosť, keď dostaneme hodnotu dĺžky, hmotnosti, odporu a hustoty toku? Odpoveď
• Čo ak mám iba čas, hmotnosť a vzdialenosť, žiadnu hustotu cez vodu alebo plochu alebo ťažnú silu? Odpoveď
• Čítal som, že cementové a oceľové „bomby“, ktoré armáda používa pri výcviku, spôsobujú pri ich zostupe zvukový boom. Môže padajúci predmet prelomiť zvukovú bariéru? Odpoveď
• Ako vypočítam výslednú silu na potápača, keď je jeho rýchlosť 5,5 m / s? Odpoveď
• Existujú rôzne koncové rýchlosti? Odpoveď

Zobraziť ďalšie nezodpovedané otázky Opýtať sa Zostáva 200 znakov. Po zodpovedaní tejto otázky uveďte svoju e-mailovú adresu. Predložiť
Reklama

Video . Použitím tejto služby môžu byť niektoré informácie zdieľané s YouTube.

Tipy

• Konečná rýchlosť sa počas voľného pádu skutočne mierne zmení. Gravitácia mierne stúpa, keď sa objekt približuje k stredu Zeme, ale jej množstvo je zanedbateľné. Hustota média bude stúpať, keď sa objekt dostane hlbšie do média. Je to oveľa zreteľnejší účinok. Parašutista v skutočnosti spomalí, keď bude klesať, pretože atmosféra klesá s klesaním nadmorskej výšky.
• Bez otvoreného padáka by parašutista narazil na zem rýchlosťou asi 210 km / h.

Reklama