Hoe om die terminale snelheid te bereken

Het jy al ooit gewonder hoekom die valskermspringers `n maksimum spoed bereik wanneer hulle in vrye val val wanneer ons weet dat die swaartekrag `n voorwerp in vrye val veroorsaak om deurlopend te versnel? `N Voorwerp in vrye val sal konstant spoed bereik as daar `n beperkende krag is, soos `n weerstand wat deur lug veroorsaak word. Die krag wat deur swaartekrag toegepas word, is konstant, maar kragte soos lugweerstand verhoog hoe vinniger die voorwerp beweeg. As jy toegelaat word om lank genoeg te val, `n voorwerp in `n vrye val bereik `n spoed waar die weerstand van krag gelyk aan die krag van swaartekrag word, en die twee sal gekanselleer word, wat veroorsaak dat die voorwerp te val teen dieselfde spoed totdat dit bereik op die grond Dit heet eindsnelheid.

conținut

Stappe
Metode 1bereken die terminale snelheid
Metode 2vind die gravitasiekrag
Metode 3bepaal die sleepkracht
Wenke

stappe

Metode 1
Bereken die terminale snelheid

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 1

Gebruik die formule vir die terminale snelheid, v = die vierkantswortel van ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Vervang met die volgende waardes in die formule om die terminale snelheid op te los.

m = die massa van die vallende voorwerp.
g = die versnelling wat deur swaartekrag veroorsaak word. Op Aarde is dit ongeveer 9,8 meter per sekonde.
ρ = die digtheid van die vloeistof waardeur die voorwerp val.
A = die geprojekteerde oppervlakte van die voorwerp. Dit is die area van die voorwerp as u dit in `n vlak loodreg op die rigting waarin die voorwerp beweeg, projekteer.
C = die sleepkoëffisiënt. Hierdie getal hang af van die vorm van die voorwerp. Hoe meer aërodinamiese die vorm, hoe laer die koëffisiënt. U kan op die internet soek vir sommige benaderde koëffisiënte. Vir meer inligting, kyk hierdie skakel.

Metode 2
Vind die gravitasiekrag

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 2

Vind die massa van die vallende voorwerp. Dit moet gemeet word in gram of kilogram, in die metrieke stelsel.

As jy die imperiale stelsel gaan gebruik, onthou dat die pond nie regtig `n massa-eenheid is nie, maar van krag. Die massa-eenheid van die keiserstelsel sou die pondmassa (lbm) wees, wat `n krag van 32 pond-krag (lbf) op Aarde ervaar. Byvoorbeeld, as die persoon 160 pond op Aarde weeg, voel hy eintlik 160 lbf, maar sy massa is 5 lbm.

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 3

Ken die versnelling wat veroorsaak word deur die Aarde se swaartekrag. Die versnelling wat deur swaartekrag veroorsaak word, is 9,8 meter per sekonde, of 32 voet per sekonde.

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 4

Bereken die krag wat deur swaartekrag veroorsaak word. Die krag wat die voorwerp afwaarts aantrek, is gelyk aan die massa as gevolg van versnelling, of F = MA. Hierdie getal, vermenigvuldig met twee, word bo-aan die formule van die terminale snelheid geplaas.

In die keiserstelsel sal jy die lbf van die voorwerp soek, of wat ons gewig sal noem. Dit is eerder die massa in lbm met 32 voet per sekonde. In die metrieke stelsel is die krag die massa in gram per 9,8 meter per sekonde.

Metode 3
Bepaal die sleepkracht

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 5

Bereken die digtheid van die medium. Vir `n voorwerp wat deur die Aarde se atmosfeer val, sal die digtheid verander afhangende van die hoogte en lugtemperatuur. Dit maak die taak om die eindsnelheid vir `n vallende voorwerp ietwat moeilik te bereken, want die digtheid van die lug sal verander namate die voorwerp die hoogte verloor. Jy kan egter benaderde lugdigtheid in handboeke en ander verwysings vind.

As `n vinnige gids is die digtheid van lug op seevlak wanneer die temperatuur 15 ° C is 1.225 kg / m3.

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 6

Skat die sleepkoëffisiënt van die voorwerp. Hierdie nommer is gebaseer op hoe aerodinamiese die voorwerp is. Ongelukkig is dit `n baie moeilike getal om sekere wetenskaplike hipoteses te bereken. Moenie probeer om die sleepkoëffisiënt self te bereken sonder die hulp van `n windtunnel en ander ernstige wiskundige berekenings nie. Beter soek na `n benadering wat op `n voorwerp gebaseer is.

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 7

Bereken die geprojekteerde oppervlakte van die voorwerp. Die laaste veranderlike wat u benodig, sal die dwarssnitarea wees wat die voorwerp verteenwoordig. Stel jou voor die silhoeët van die voorwerp van onder gesien. Die syfer, geprojekteer op `n vliegtuig, sal die geprojekteerde gebied wees. Weereens, dit is `n ingewikkelde waarde om te bereken wanneer jy net eenvoudige meetkundige voorwerpe het.

Prent getiteld Bereken Terminal Velocity Stap 8

Bereken die dragkrag wat die swaartekrag teenstaan. As jy die spoed van die voorwerp ken, maar nie die dragkraak nie, kan jy die formule gebruik om die trekkrag te bereken. Die formule is (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.

wenke

Die terminale snelheid sal `n bietjie verander gedurende die vryval. Swaartekrag sal `n bietjie toeneem namate die voorwerp nader aan die middel van die Aarde kom, maar die bedrag is weglaatbaar. Die digtheid van die medium sal toeneem namate die voorwerp val. Dit is `n baie meer merkbare effek. `N Valskermspringer sal spoed verloor as dit val omdat die atmosfeer digter word aangesien die hoogte verlore gaan.
Sonder `n valskerm, sou `n valskermspringer die grond teen `n spoed van 210 km / h (130 mph) tref.

Deel op sosiale netwerke:

Verwante