Jak znaleźć prędkość limitowa

Nigdy o tym nie myślałeś, dlaczego spadochroniarze ostatecznie osiągają maksymalną prędkość maksymalną, chociaż siła ciężkości w próżni sprawia, że ciało stale przyspiesza? Spadające ciało osiąga prędkość ograniczającą, gdy istnieje pewna siła powstrzymująca, taka jak odporność na powietrze. Moc grawitacji działa na ciele o stałej wartości, ale moc oporu powietrza wzrasta wraz ze wzrostem prędkości kropli ciała. Jeśli wolny spadek trwa wystarczająco długo, tempo upadku ciała osiąga taką wartość, w której siła oporu staje się równa sile grawitacji, a siły te będą kompensować się wzajemnie - w wyniku tego, ciało będzie nadal spaść na stałą prędkość, aż Ziemia będzie kontynuowana. Taka prędkość nazywana jest maksymalną prędkością.

Kroki

Metoda 1 z 3:

Obliczanie prędkości limitu

jeden. Formuła do znalezienia prędkości limitu: V = root kwadratowy ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Drugły wartości zmiennych, aby znaleźć prędkość limitu V.

m = waga spadającego ciała.
G = przyspieszenie spadku prędkości. Na Ziemi ma około 9,8 m / S2.
ρ = gęstość płynu, w której upada ciało.
A = obszar projekcji ciała. Jest to obszar obszaru ciała, prostopadle do kierunku ciała.
C = współczynnik przedniej szyby. To zależy od kształtu ciała. Bardziej usprawniona forma, tym niższy współczynnik.

Metoda 2 z 3:

Obliczanie ciężkości

jeden. Znajdź dużo spadającego ciała. W systemie metrycznym mierzy się w gramach lub kilogramach.

Obraz zatytułowany Oblicz prędkość terminala Krok 3

2. Określ przyspieszenie wolnego spadku. W odległości zbliżonej do ziemi, w kierunku odporności na powietrze, wartość ta wynosi 9,8 m / s2.

Obraz zatytułowany oblicz prędkość terminala Krok 4

3. Oblicz grawitację. Jest równa masie ciała pomnożonego przez przyspieszenie wolnego spadku F = m * g.

Metoda 3 z 3:

Określić siły oporu

jeden. Znajdź gęstość medium. Dla ciała spadającego przez atmosferę ziemi gęstość będzie się różnić w zależności od wysokości i temperatury powietrza. To sprawia, że obliczanie ograniczającej prędkości swobodnego spadającego ciała, szczególnie trudne, ponieważ gęstość zmian powietrza, gdy ciało zbliża się do ziemi. Można jednak znaleźć przybliżone wartości gęstości powietrza w podręcznikach lub w innych źródłach.

Jako wytyczne gęstość powietrza na poziomie morza w temperaturze 15 ° C wynosi 1,225 kg / m3.

Obraz zatytułowany oblicz prędkość terminala Krok 6

2. Oceń współczynnik oporu aerodynamicznego ciała. Ta liczba zależy od strumienia ciała. Niestety, jest bardzo trudne do obliczania wartości, która obejmuje przyjęcie niektórych założeń naukowych. Nie próbuj obliczyć współczynnika odporności aerodynamicznego bez pomocy rury aerodynamicznej i niektórych złożonych obliczeń aerodynamicznych. Zamiast tego weź gotową wartość dla ciała, formularz podobny do twojego.

Obraz zatytułowany Oblicz prędkość terminala Krok 7

3. Oblicz obszar projekcji obiektów. Ostatnia zmienna, którą musisz znaleźć, jest obszar przekroju. Wyobraź sobie sylwetkę spadającego ciała, patrząc na to z góry. Obszar tej sylwetki (obszar projekcji), który jest rzutowany na płaszczyźnie i konieczne jest znalezienie. Ponownie trudno jest obliczyć wartość, z wyjątkiem prosty w formie ciał.

Obraz zatytułowany oblicz prędkość terminala Krok 8

cztery. Znajdź moc oporu, który jest przeciwieństwem siły ciężkości. Jeśli znasz szybkość ciała, siła oporu jest pod względem wzoru: (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.

Rada

Spadek bez spadochronu osoba uderza w ziemię z prędkością około 240 km / h.
Prędkość graniczna faktycznie zmienia trochę podczas wolnego spadku. Grawitacja wzrasta, gdy ciało zbliża się do centrum ziemi, ale można go pominąć. Gęstość medium rośnie ze spadkiem wysokości upadku. Jest to znacznie bardziej zauważalny efekt. Spadochron, o ile rzeczywiście będzie spowolnić, ponieważ gęstość atmosfery znacznie wzrasta ze spadkiem odległości do ziemi.