Kā aprēķināt termināla ātrumu

Vai esat kādreiz domājuši, kāpēc izpletņlēcēji krītot beidzot sasniedz maksimālo ātrumu, kaut arī smaguma spēks vakuumā objektu nepārtraukti paātrinās? Krītošs objekts sasniegs nemainīgu ātrumu, ja pastāv ierobežojošs spēks, piemēram, vilkšana no gaisa. Gravitācijas spēks, kas atrodas netālu no masīva ķermeņa, lielākoties ir nemainīgs, taču tādi spēki kā gaisa pretestība palielinās, jo ātrāk krītošais objekts iet. Ja tiek atļauts brīvi nokrist pietiekami ilgi, krītošais objekts sasniegs ātrumu, kurā pretestības spēks kļūs vienāds ar gravitācijas spēku, un abi atcels viens otru, izraisot objektu ar tādu pašu ātrumu, līdz tas ietriecas zemē. To sauc par gala ātrumu.

Soļi

Metode viens no 3: Termināla ātruma risināšana

1. viens Izmantojiet gala ātruma formulu, v = kvadrātsakne no ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Pievienojiet šīs formulas šādas vērtības, lai atrisinātu v, gala ātrumu.
   • m = krītošā priekšmeta masa
   • g = paātrinājums gravitācijas dēļ. Uz Zemes tas ir aptuveni 9,8 metri sekundē.
   • ρ = šķidruma blīvums, caur kuru objekts krīt.
   • A = objekta projicētā platība. Tas nozīmē objekta laukumu, ja jūs to projicējāt uz plaknes, kas bija perpendikulāra objekta kustības virzienam.
   • C = pretestības koeficients. Šis skaitlis ir atkarīgs no objekta formas. Jo vienkāršāka forma, jo zemāks koeficients. Jūs varat meklēt dažus aptuvenos pretestības koeficientus.
   Reklāma

Metode 2 no 3: Atrodiet gravitācijas spēku

1. viens Atrodiet krītošā priekšmeta masu. Tas jāmēra gramos vai kilogramos metriskajā sistēmā.
   • Ja izmantojat impērijas sistēmu, atcerieties, ka mārciņas faktiski nav masas, bet spēka vienība. Masas mērvienība impērijas sistēmā ir mārciņas masa (lbm), kas zem gravitācijas spēka uz zemes virsmas piedzīvotu 32 mārciņu spēka (lbf) spēku. Piemēram, ja cilvēks uz zemes sver 160 mārciņas, šī persona faktiski jūtas 160 mārciņas, bet viņu masa ir 5 mārciņas.
2. 2 Zināt paātrinājumu Zemes smaguma dēļ. Pietiekami tuvu zemei, lai sastaptos ar gaisa pretestību, šis paātrinājums ir 9,8 metri sekundē kvadrātā vai 32 pēdas sekundē kvadrātā.
3. 3 Aprēķiniet gravitācijas virzību uz leju. Spēks, ar kuru krītošais objekts tiek nolaists uz leju, ir vienāds ar objekta masu un paātrinājumu smaguma dēļ vai F = MA. Šis skaitlis, reizināts ar diviem, atrodas termināla ātruma formulas augšdaļā.
   • Imperiālajā sistēmā tas ir objekta lbf, skaitlis, ko parasti sauc par svaru. Pareizāk ir masa lbm reizes 32 pēdas sekundē kvadrātā. Metriskajā sistēmā spēks ir masa gramos reizināta ar 9,8 metriem sekundē kvadrātā.
   Reklāma

Metode 3 no 3: Nosakiet vilkšanas spēku

1. viens Iegūstiet barotnes blīvumu. Objektam, kas nokrīt caur Zemes atmosfēru, blīvums mainīsies, pamatojoties uz gaisa augstumu un temperatūru. Tas padara krītošā priekšmeta gala ātruma aprēķināšanu īpaši sarežģītu, jo gaisa blīvums mainīsies, objektam zaudējot augstumu. Tomēr jūs varat meklēt aptuveno gaisa blīvumu mācību grāmatās un citās atsaucēs.
   • Kā aptuvens norādījums ir tas, ka gaisa blīvums jūras līmenī, kad temperatūra ir 15 ° C, ir 1,225 kg / m3.
2. 2 Novērtējiet objekta pretestības koeficientu. Šis skaitlis ir atkarīgs no tā, cik objekts ir racionalizēts. Diemžēl tas ir ļoti sarežģīts skaitlis, lai to aprēķinātu, un tas ietver noteiktu zinātnisku pieņēmumu izdarīšanu. Nemēģiniet pats aprēķināt pretestības koeficientu bez vēja tuneļa un nopietnas aerodinamiskās matemātikas palīdzības. Tā vietā meklējiet aproksimāciju, kuras pamatā ir līdzīgas formas objekts.
3. 3 Aprēķiniet objekta projicēto laukumu. Pēdējais mainīgais, kas jums jāzina, ir griezuma laukums, ko objekts parāda videi. Iedomājieties, kā krītošā priekšmeta siluets redz, skatoties augšup tieši no tā. Šī forma, kas projicēta uz plaknes, ir projektētā platība. Atkal tā ir grūti aprēķināma vērtība, izmantojot tikai vienkāršus ģeometriskos objektus.
4. 4 Izdomājiet pretestības spēku, kas ir pretrunā gravitācijas virzībai uz leju. Ja jūs zināt objekta ātrumu, bet ne vilkšanas spēku, varat izmantot formulu, lai aprēķinātu pretestības spēku. Tas ir (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Reklāma

Sabiedrības jautājumi un atbildes

Meklēt Pievienot jaunu jautājumu

• Jautājums Ja piliens brīvi krīt ar gala ātrumu, kas notiks? Tas turpinās krist tādā ātrumā, nepaātrinoties, līdz kaut ko trāpīs.
• Jautājums Kas ir pamatlēkšana? B.A.S.E ir saīsinājums no ēkām, antenām, laidumiem un zemes. BASE jumping ir ekstrēms sporta veids, kurā jūs nolecat no šīm dažādajām formām un izvietojat nelielu izpletni.
• Jautājums Kāds ātrums ir gala ātrums? Bens Halfords Atkarīgs no gaisa svara, formas un blīvuma. Tādējādi jums ir veids, kā to aprēķināt, jo tā nav konstante.
• Jautājums Kā atrast gala ātrumu tikai ar rādiusu un masu? Jūs nevarat. Lai atrisinātu vienādojumu, nepieciešama papildu informācija.
• Jautājums Vai gala ātrums telpā ir vienāds ar gaismas ātrumu? Mets Patuks Visam, kam ir masa, ir nepieciešams bezgalīgs spēks, lai sasniegtu gaismas ātrumu, tāpēc pat vakuumā nav iespējams sasniegt gaismas ātrumu. Tas ir patiešām sarežģīti, jo gaismu veido fotoni, kas ir bezmasas daļiņas. Šī likuma dēļ gala ātrums vakuumā būtu 99,999 ...% no gaismas ātruma. Saskaņā ar Einšteina Īpašās relativitātes teoriju tas arī rada laika ceļojumu nākotnē, jo, tuvojoties gaismas ātrumam, laiks palēninās. Ja jūs varētu ceļot ātrāk nekā gaisma, gala ātrums pilnīgi nepastāvētu (jūs turpinātu paātrināties). Būtībā gala ātrums kosmosā ir tikai bezgalīgi maziņš, kas ir lēnāks nekā gaisma.
• Jautājums Kādas izmaiņas ir 950 kg smagai automašīnai, kas pārvietojas no 40 m / s līdz 31 m / s? Moments (kgm / s) ir vienāds ar masu (kg) reizinātu ar ātrumu (m / s). 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s - 38000kgm / s = -8550kgm / s
• Jautājums Kāds ir attālums, kas nepieciešams, lai brīvi krītoša 100 kg masa sasniegtu T.V. Pēc brīvā kritiena definīcijas nav gaisa pretestības. Tā kā gala ātrums tiek sasniegts, kad gaisa pretestības spēks = smaguma spēks, šis jautājums ir triks jautājums.
• Jautājums Kā es varu noteikt peldoša objekta gala ātrumu kā mazu laivu? Termināla ātrums attiecas uz līdzsvara ātrumu, kad objekts nokrīt caur barotni. Laivai nav ātruma attiecībā pret visatbilstošāko barotni - ūdeni. Ja laiva nogrimtu, tā varētu iegūt gala ātrumu, tādā gadījumā attiecas iepriekš minētā diskusija.
• Jautājums Kā aprēķināt izpletņlēcēja kritiena ātrumu pēc termināļa ātruma sasniegšanas, izmantojot laiku pēc termināļa ātruma sasniegšanas un nobraukto attālumu pēc termināļa ātruma sasniegšanas? Ja izpletņlēcējs ir sasniedzis TV, tad viņš vairs nepaātrinās lejup. Ja jūs zināt laiku, kad viņš ir nokritis kopš TV sasniegšanas, un nobraukto attālumu, tad viņa T.V. = dist / laiks. Tas ir saistīts ar faktu, ka paātrinājuma komponents ir nulle (jo tas atrodas gala ātrumā).
• Jautājums Ja objekts krīt gala ātrumā un objektam tiek piemērots ārējs spēks ar tādu pašu virzienu kā krišanas virziens, vai tiktu sasniegts jauns termināla ātrums? Jūs pievienotu masu un, iespējams, mainītu pretestību. Jums būtu jāpārrēķina cita “objekta” uzskaite. Iespējams, sekundāro objektu ietekmēja mazāks gaisa blīvums pirmā objekta pamošanās dēļ. Ir arī iespējams, ka pretestība krasi mainās, jo gaisa plūsma starp diviem objektiem ir ļoti sarežģīta. Skatiet aerodinamiku, piemēram, F1, ņemot vērā virpuļus. Ietekmes laikā noteikti notiks enerģijas pārnese, taču tas joprojām atgriezīsies pie sava televizora, ņemot vērā pietiekami daudz laika, kas vēl atrodas gaisā.

Parādīt vairāk atbilžu Neatbildēti jautājumi

• Vai mēs varam aprēķināt gala ātrumu, ja tiek dota garuma, masas, pretestības un plūsmas blīvuma vērtība? Atbilde
• Ko darīt, ja man ir tikai laiks, masa un attālums, nav blīvuma caur ūdeni vai apgabalu vai vilces spēka? Atbilde
• Esmu lasījis, ka cementa un tērauda “bumbas”, ko militārpersonas izmanto apmācības laikā, izraisa viņu skaņas uzplaukumu. Vai krītošais objekts var noārdīt skaņas barjeru? Atbilde
• Kā es varu aprēķināt debesslīdējam radušos spēku, kad viņa ātrums ir 5,5 m / s? Atbilde
• Vai ir dažādi termināla ātrumi? Atbilde

Parādiet vairāk neatbildētu jautājumu Uzdot jautājumu Atlikušas 200 rakstzīmes. Iekļaujiet savu e-pasta adresi, lai saņemtu ziņojumu, kad ir atbildēts uz šo jautājumu. Iesniegt
Reklāma

Video . Izmantojot šo pakalpojumu, daļu informācijas var kopīgot ar YouTube.

Padomi

• Termināla ātrums brīvā kritiena laikā faktiski nedaudz mainīsies. Gravitācija nedaudz palielinās, kad objekts tuvojas zemes centram, bet daudzums ir nenozīmīgs. Barotnes blīvums palielināsies, kad objekts nonāk dziļāk vidē. Tas ir daudz pamanāmāks efekts. Izpletņlēcējs faktiski palēninās, jo kritiens turpinās, jo atmosfēra kļūst arvien biezāka, samazinoties augstumam.
• Bez atvērta izpletņa izpletņlēcējs skartu zemi aptuveni 130 jūdzes stundā (210 km / h).

Reklāma