Cum se calculează viteza terminală

Vă întrebați vreodată de ce skydiversul ajunge în cele din urmă la o viteză maximă la cădere, chiar dacă forța gravitației într-un vid va determina un obiect să accelereze continuu? Un obiect care se încadrează va ajunge la o viteză constantă atunci când există o forță de restricție, cum ar fi trageți din aer. Forța aplicată prin gravitate apropiată de un corp masiv este în cea mai mare parte constantă, dar forțele ca rezistența la aer mărește cu cât este mai rapid obiectul care se încadrează. Dacă este permis să se elibereze de mult timp suficient, un obiect care se încadrează va ajunge la o viteză în care forța tragețiului va deveni egală cu forța gravitației, iar cei doi se vor anula reciproc, determinând ca obiectul să cadă la aceeași viteză până la acea măsură atinge baza. Aceasta se numește viteza terminală.

Pași

Metoda 1 din 3:
Rezolvarea vitezei terminale
  1. Imaginea intitulată Calculați viteza terminală Pasul 1
1. Utilizați formula de viteză terminală, V = rădăcina pătrată a ((2 * m * g) / (ρ * a * c)). Conectați următoarele valori în această formulă pentru a rezolva pentru V, viteza terminală.
  • m = masa obiectului care se încadrează
  • g = accelerația datorată gravității. Pe pământ este de aproximativ 9 ani.8 metri pe secundă.
  • ρ = densitatea fluidului obiectul se încadrează.
  • A = zona proiectată a obiectului. Aceasta înseamnă zona obiectului dacă ați proiectat-o ​​pe un avion perpendicular în direcția pe care obiectul se mișcă.
  • C = coeficientul de tracțiune. Acest număr depinde de forma obiectului. Cu atât mai raționalizată forma, cu atât este mai mic coeficientul. Puteți căuta unii coeficienți de tracțiune aproximativă.
Metoda 2 din 3:
Găsiți forța gravitațională
  1. Imagine intitulată Calculați viteza terminală Pasul 2
1. Găsiți masa obiectului care se încadrează. Aceasta ar trebui măsurată în grame sau kilograme, în sistemul metric.
  • Dacă utilizați sistemul imperial, amintiți-vă că kilogramele nu sunt de fapt o unitate de masă, ci a forței. Unitatea de masă în sistemul imperial este masa de lire (LBM), care sub forța gravitațională de pe suprafața pământului ar experimenta o forță de 32 de lire (LBF). De exemplu, dacă o persoană cântărește 160 de lire sterline pe pământ, acea persoană se simte de fapt 160 lbf, dar masa lor este de 5 lbm.
  • Imagine intitulată Calculați viteza terminală Pasul 3
    2. Cunosc accelerația datorită gravității pământului. Destul de aproape de pământ pentru a întâmpina rezistența la aer, această accelerare este de 9.8 metri pe secundă pătrat, sau 32 de picioare pe secundă pătrat.
  • Imagine intitulată Calculați viteza terminală Pasul 4
    3. Calculați tragerea în jos a gravitației. Forța cu care obiectul care se încadrează este tras în jos este egală cu accelerația de masă a obiectului datorită gravitației sau F = Ma. Acest număr, înmulțit cu două, merge în partea de sus a formulei de viteze terminale.
  • În sistemul imperial, acesta este LBF al obiectului, numărul care este numit în mod obișnuit greutatea. Este mai corect masa în lbm ori de 32 de picioare pe secundă pătrat. În sistemul metric, forța este masa în grame ori 9.8 metri pe secundă pătrat.
    • Metoda 3 din 3:
    Determinați forța de tragere
    1. Imagine intitulată Calculați viteza terminală Pasul 5
    1. Obțineți densitatea mediului. Pentru ca un obiect care se încadrează prin atmosfera Pământului, densitatea se va schimba pe baza altitudinii și a temperaturii aerului. Acest lucru face ca viteza terminală de calcul a unui obiect care se încadrează în mod deosebit, deoarece densitatea aerului se va schimba pe măsură ce obiectul își pierde altitudinea. Cu toate acestea, puteți căuta densitățile aproximative ale aerului în manuale și alte referințe.
    • Ca un ghid dur, densitatea aerului la nivelul mării atunci când temperatura este de 15 ° C este 1.225 kg / m3.
  • Imagine intitulată Calculați viteza terminală Pasul 6
    2. Estimați coeficientul de tragere al obiectului. Acest număr se bazează pe modul în care este raționalizarea obiectului. Din păcate, este un număr foarte complex de calculare și implică realizarea anumitor ipoteze științifice. Nu încercați să calculați singur coeficientul de tracțiune fără ajutorul unui tunel vânt și a unor matematici aerodinamice grave. În schimb, căutați o aproximare bazată pe un obiect în formă similar.
  • Imaginea intitulată Calculează viteza terminală Pasul 7
    3. Calculați zona proiectată a obiectului. Ultima variabilă pe care trebuie să o cunoașteți este zona secțională prezentată de obiect la mediu. Imaginați-vă silueta obiectului care se încadrează când se uită la direct sub ea. Acea formă, proiectată pe un avion, este zona proiectată. Din nou, aceasta este o valoare dificilă pentru a calcula cu orice obiecte geometrice simple.
  • Imagine intitulată Calculați viteza terminală Pasul 8
    4. Dați seama de forța de tragere care se opune tragerii în jos a gravitației. Dacă știți viteza obiectului, dar nu forța de tragere, puteți utiliza formula pentru a calcula forța de tragere. Aceasta este (C * ρ * A * (V ^ 2)) / 2.

    • Video

    Prin utilizarea acestui serviciu, unele informații pot fi împărtășite cu YouTube.

    sfaturi

    Viteza terminală se va schimba ușor în timpul căderii libere. Gravitatea se ridică ușor pe măsură ce obiectul se apropie de centrul pământului, dar suma este neglijabilă. Densitatea mediului va crește pe măsură ce obiectul devine mai adânc în mediu. Acesta este un efect mult mai vizibil. Un skydiver va încetini de fapt, deoarece se încadrează în cădere, deoarece atmosfera devine din ce în ce mai groasă ca și picături de altitudine.
  • Fără o parașută deschisă, un skydiver ar lovi pământul la aproximativ 130 mph (210 km / h).
    • Partajați pe rețeaua socială:
    Similar