Как рассчитать конечную скорость

Вы когда-нибудь задумывались, почему парашютисты в конечном итоге достигают максимальной скорости при падении, даже если сила тяжести в вакууме заставляет объект постоянно ускоряться? Падающий объект будет развивать постоянную скорость при наличии сдерживающей силы, такой как сопротивление воздуха. Сила, прикладываемая гравитацией к массивному телу, в основном постоянна, но силы, подобные сопротивлению воздуха, тем больше, чем быстрее летит падающий объект. Если позволить свободно падать достаточно долго, падающий объект достигнет скорости, при которой сила сопротивления станет равной силе тяжести, и оба будут компенсировать друг друга, заставляя объект падать с той же скоростью, пока он падает на землю. Это называется предельной скоростью.

Метод один из 3: Решение для конечной скорости

один Используйте формулу конечной скорости, v = квадратный корень из ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Подставьте следующие значения в эту формулу, чтобы найти v, конечную скорость.
- m = масса падающего объекта
- g = ускорение свободного падения. На Земле это примерно 9,8 метра в секунду.
- ρ = плотность жидкости, через которую падает объект.
- A = проектируемая площадь объекта. Это означает площадь объекта, если вы спроецировали его на плоскость, перпендикулярную направлению движения объекта.
- C = коэффициент лобового сопротивления. Это число зависит от формы объекта. Чем более обтекаемая форма, тем ниже коэффициент. Вы можете посмотреть приблизительные коэффициенты сопротивления.
Реклама

Метод 2 из 3: Найдите гравитационную силу

один Найдите массу падающего объекта. Его следует измерять в граммах или килограммах в метрической системе.
- Если вы используете имперскую систему мер, помните, что фунты - это на самом деле не единица массы, а единица силы. Единицей массы в имперской системе является фунт-масса (фунт-сила), который под действием силы тяжести на поверхности земли будет испытывать силу 32 фунт-сила (фунт-сила). Например, если человек на земле весит 160 фунтов, на самом деле он чувствует себя 160 фунтов, но его масса составляет 5 фунтов.
2 Знайте ускорение свободного падения Земли. Достаточно близко к земле, чтобы встретить сопротивление воздуха, это ускорение составляет 9,8 метра в секунду в квадрате или 32 фута в секунду в квадрате.
3 Рассчитайте силу притяжения вниз. Сила, с которой падающий объект тянет вниз, равна массе объекта, умноженной на ускорение свободного падения, или F = MA. Это число, умноженное на два, входит в верхнюю часть формулы конечной скорости.
- В британской системе мер это фунт-сила объекта, число, которое обычно называют весом. Точнее, масса в фунтах умноженная на 32 фута в секунду в квадрате. В метрической системе сила - это масса в граммах, умноженная на 9,8 метра в секунду в квадрате.
Реклама

Метод 3 из 3: Определите силу сопротивления

один Получите плотность среды. Для объекта, падающего через атмосферу Земли, плотность будет меняться в зависимости от высоты и температуры воздуха. Это делает расчет конечной скорости падающего объекта особенно трудным, поскольку плотность воздуха будет меняться по мере того, как объект теряет высоту. Тем не менее, вы можете найти приблизительную плотность воздуха в учебниках и других справочных материалах.
- Приблизительно, плотность воздуха на уровне моря при температуре 15 ° C составляет 1,225 кг / м3.
2 Оцените коэффициент лобового сопротивления объекта. Это число зависит от того, насколько обтекаемым является объект. К сожалению, это очень сложное число для вычисления и требует определенных научных предположений. Не пытайтесь рассчитать коэффициент лобового сопротивления самостоятельно без помощи аэродинамической трубы и серьезной аэродинамической математики. Вместо этого найдите приближение, основанное на объекте аналогичной формы.
3 Вычислить проектируемую площадь объекта. Последняя переменная, которую вам нужно знать, - это площадь сечения, представляемая объектом среде. Представьте себе силуэт падающего объекта, который вы видите, глядя прямо под ним. Эта форма, спроецированная на плоскость, и есть спроецированная область. Опять же, это значение сложно вычислить с чем-либо, кроме простых геометрических объектов.
4 Выясните силу сопротивления, которая противостоит нисходящему притяжению силы тяжести. Если вы знаете скорость объекта, но не знаете силу сопротивления, вы можете использовать формулу для расчета силы сопротивления. Это (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Реклама

Вопросы и ответы сообщества

Поиск Добавить новый вопрос

Вопрос: Если капля свободно падает с конечной скоростью, что тогда произойдет? Он будет продолжать падать с этой скоростью, не ускоряясь, пока во что-то не столкнется.
Вопрос Что такое бейсджампинг? B.A.S.E - это аббревиатура от Buildings, Antennas, Spans, and Earth. БЕЙС-джампинг - это экстремальный вид спорта, в котором вы прыгаете с разных форм и запускаете небольшой парашют.
Вопрос Какая скорость является предельной скоростью? Бен Хэлфорд Зависит от веса, формы и плотности воздуха. Следовательно, у вас есть способ его вычислить, поскольку он не является константой.
Вопрос Как найти предельную скорость только с радиусом и массой? Вы не можете. Для решения уравнения вам потребуется дополнительная информация.
Вопрос: равна ли конечная скорость в космосе скорости света? Мэтт Патток Все, что обладает массой, требует бесконечной силы, чтобы достичь скорости света, поэтому даже в вакууме невозможно достичь скорости света. Это действительно сложно, поскольку свет состоит из фотонов, которые являются безмассовыми частицами. По этому закону конечная скорость в вакууме будет 99,999 ...% от скорости света. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, это также вызывает путешествие во времени в будущее, потому что приближение к скорости света замедляет время. Если бы вы могли двигаться быстрее света, конечная скорость была бы совершенно несуществующей (вы бы продолжали ускоряться). По сути, конечная скорость в космосе просто бесконечно крошечная медленнее света.
Вопрос: Как изменится инерция автомобиля весом 950 кг, который движется с 40 до 31 м / с? Импульс (кгм / с) равен массе (кг), умноженной на скорость (м / с). 950 кг * 40 м / с = 38000 кгм / с 950 кг * 31 м / с = 29450 кгм / с 29450 кгм / с - 38000 кгм / с = -8550 кгм / с
Вопрос: Какое расстояние требуется, чтобы свободно падающий груз весом 100 кг достиг ТВ? По определению свободного падения сопротивление воздуха отсутствует. Поскольку конечная скорость достигается, когда сила сопротивления воздуха равна силе тяжести, этот вопрос - вопрос с подвохом.
Вопрос: Как я могу определить конечную скорость плавучего объекта, например небольшой лодки? Конечная скорость относится к равновесной скорости при падении объекта через среду. Лодка не имеет скорости относительно самой важной среды - воды. Если лодка тонет, она может получить предельную скорость, и в этом случае применимо вышеизложенное.
Вопрос: Как рассчитать скорость падения парашютиста после достижения предельной скорости, используя время после достижения предельной скорости и расстояние, упавшее после достижения предельной скорости? Если парашютист дошел до телевизора, то он больше не ускоряется вниз. Если вы знаете время, в которое он упал после того, как подошел к телевизору, и расстояние, на которое он упал, тогда его T.V. = расстояние / время. Это связано с тем, что компонент ускорения равен нулю (из-за предельной скорости).
Вопрос: Если объект падает с предельной скоростью и к объекту прилагается внешняя сила с тем же направлением, что и направление падения, будет ли достигнута новая предельная скорость? Вы добавите массу и, возможно, измените сопротивление. Вам потребуется пересчитать учет для другого «объекта». Возможно, на вторичный объект повлияла более низкая плотность воздуха из-за следа за первым объектом. Также возможно, что сопротивление резко изменится, поскольку воздушный поток между двумя объектами очень сложен. Посмотрите на аэродинамику, такую как F1, который должен учитывать вихри. Конечно, при ударе будет некоторая передача энергии, но он все равно вернется к своему телевизору, если будет достаточно времени в воздухе.

Показать больше ответов Неотвеченные вопросы

Можем ли мы вычислить конечную скорость, имея значение длины, массы, сопротивления и плотности потока? Ответ
Что, если у меня есть только время, масса и расстояние, нет плотности через воду или площадь или силы сопротивления? Ответ
Я читал, что цементные и стальные «бомбы», которые военные используют во время тренировок, вызывают при спуске звуковой удар. Может ли падающий предмет преодолеть звуковой барьер? Ответ
Как рассчитать результирующую силу, действующую на парашютиста, когда его скорость составляет 5,5 м / с? Ответ
Есть ли разные конечные скорости? Ответ

Показать больше вопросов без ответов Задайте вопрос Осталось 200 символов Включите свой адрес электронной почты, чтобы получить сообщение, когда на этот вопрос ответят. Разместить
Реклама

видео . Используя этот сервис, некоторая информация может быть передана YouTube.

подсказки

Во время свободного падения конечная скорость фактически немного изменится. По мере приближения объекта к центру Земли сила тяжести немного увеличивается, но ее величина незначительна. Плотность среды будет повышаться по мере того, как объект погружается глубже в среду. Это гораздо более заметный эффект. Парашютист фактически замедляется по мере падения, потому что с понижением высоты атмосфера становится все более плотной.
Без открытого парашюта парашютист ударился бы о землю со скоростью около 130 миль в час (210 км / ч).