So berechnen sie die terminalgeschwindigkeit

Jemals wundern, warum Skydivers beim Herunterfallen eine Höchstgeschwindigkeit erreichen, obwohl die Kraft der Schwerkraft in einem Vakuum ein Objekt dazu führt, dass ein Objekt ständig beschleunigt wird? Ein fallendes Objekt wird eine konstante Geschwindigkeit erreicht, wenn eine Rückhaltekraft vorhanden ist, wie z. B. Ziehen aus der Luft. Die von der Schwerkraft in der Nähe eines massiven Körpers, der in der Nähe eines massiven Körpers aufgetragen wird, ist meist konstant, aber Kräfte, wie Luftwiderstand erhöht, erhöht sich das fallende Objekt. Wenn es zu lang genug ist, wird ein fallendes Objekt eine Geschwindigkeit erreicht, in der die Kraft des Widerstands der Schwerkraft gleich ist, und die beiden werden sich gegenseitig aufheben, wodurch das Objekt auf die gleiche Geschwindigkeit fällt trifft den Boden. Dies wird als Terminalgeschwindigkeit bezeichnet.

Schritte

Methode 1 von 3:
Lösung für Terminalgeschwindigkeit
  1. Bildtitel Berechnen Sie den Terminalgeschwindigkeit Schritt 1
1. Verwenden Sie die terminale Geschwindigkeits-Formel, V = die Quadratwurzel von ((2 * m * g) / (ρ * a * c)). Stecken Sie die folgenden Werte in diese Formel, um für V, Klemmengeschwindigkeit zu lösen.
  • m = Masse des fallenden Objekts
  • G = die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. Auf der Erde ist dies ungefähr 9.8 Meter pro Sekunde.
  • = Die Dichte der Flüssigkeit ist das Objekt durchfallen.
  • A = der projizierte Bereich des Objekts. Dies bedeutet, dass der Bereich des Objekts, wenn Sie ihn auf eine Ebene prognostizieren, die senkrecht zur Richtung ist, die das Objekt bewegt.
  • C = der Widerstandskoeffizient. Diese Anzahl hängt von der Form des Objekts ab. Je strafender die Form, desto niedriger ist der Koeffizient. Sie können einige ungefähre Drag-Koeffizienten aufsuchen.
Methode 2 von 3:
Finden Sie die Gravitationskraft
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1. Finden Sie die Masse des fallenden Objekts. Dies sollte in Gramm oder Kilogramm in dem metrischen System gemessen werden.
  • Wenn Sie das kaiserliche System verwenden, denken Sie daran, dass Pfund nicht eigentlich keine Masseneinheit ist, sondern von Kraft. Die Masseneinheit im kaiserlichen System ist die Pfundmasse (LBM), die unter der Gravitationskraft auf der Oberfläche der Erde eine Kraft von 32 Pfund-Kraft (LBF) erleben würde. Wenn zum Beispiel eine Person 160 Pfund auf der Erde wiegt, fühlt sich diese Person tatsächlich 160 LBF, aber ihre Masse ist 5 lbm.
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    2. Kennen Sie die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft der Erde. Nahe genug an der Erde, um den Luftwiderstand zu stoßen, diese Beschleunigung ist 9.8 Meter pro Sekunde quadratisch oder 32 Fuß pro zweiter Quadrat.
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    3. Berechnen Sie die Abwärtszüge der Schwerkraft. Die Kraft, mit der das fallende Objekt nach unten gezogen wird, entspricht der Beschleunigung des Objekts des Objekts aufgrund der Schwerkraft oder f = mA. Diese Zahl, multipliziert mit zwei, geht in die Oberseite der terminalen Geschwindigkeits-Formel.
  • Im kaiserlichen System ist dies die LBF des Objekts, die Anzahl, die üblicherweise Gewicht genannt wird. Es ist ordentlicher die Masse in LBM-Zeiten 32 Fuß pro Sekunde pro Sekunde. In dem metrischen System ist die Kraft die Masse in Gramm mal 9.8 Meter pro Sekunde quadratisch.
    • Methode 3 von 3:
    Bestimmen Sie die Ziehkraft
    1. Bildtitel Berechnen Sie den Terminalgeschwindigkeit Schritt 5
    1. Holen Sie sich die Dichte des Mediums. Für ein Objekt, das durch die Atmosphäre der Erde fällt, ändert sich die Dichte auf der Grundlage der Höhe und der Temperatur der Luft. Dies macht die Berechnung der Endklemmgeschwindigkeit eines fallenden Objekts besonders schwierig, da sich die Dichte der Luft ändert, wenn das Objekt die Höhe verliert. Sie können jedoch ungefähre Luftdichten in Lehrbüchern und anderen Referenzen nachschlagen.
    • Als grobe Führung ist die Luftdichte auf Seespiegel, wenn die Temperatur 15 ° C beträgt, 1.225 kg / m3.
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    2. Schätzen Sie den Widerstandskoeffizienten des Objekts. Diese Nummer basiert auf dem Stromstrom, der das Objekt ist. Leider ist es eine sehr komplexe Zahl, um zu berechnen, und beinhaltet bestimmte wissenschaftliche Annahmen. Versuchen Sie nicht, den Widerstandskoeffizienten ohne die Hilfe eines Windkanals und einige ernsthafte aerodynamische Mathematik zu berechnen. Suchen Sie stattdessen eine Annäherung an, die auf einem ähnlich geformten Objekt basiert.
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    3. Berechnen Sie den projizierten Bereich des Objekts. Die letzte Variable, die Sie kennen müssen, ist die Querschnittsfläche, die vom Objekt des Mediums dargestellt wird. Imaginethe Silhouette des fallenden Objekts, das sehen, wenn er direkt darunter schaut. Diese Form, auf ein Flugzeug projiziert, ist der projizierte Bereich. Dies ist wieder ein schwieriger Wert, um mit allem, aber einfachen geometrischen Objekten zu berechnen.
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    4. Finden Sie die Widerstandskraft heraus, die der Abwärtszählung der Schwerkraft gegenüberliegt. Wenn Sie die Geschwindigkeit des Objekts kennen, aber nicht die Ziehkraft, können Sie die Formel verwenden, um die Ziehkraft zu berechnen. Dies ist (C * ρ * A * (V ^ 2)) / 2.

    • Video

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    Tipps

    Die terminale Geschwindigkeit wird während des freien Falls eigentlich etwas ändern. Die Schwerkraft steigt leicht auf, da das Objekt näher an der Mitte der Erde kommt, aber der Betrag ist vernachlässigbar. Die Dichte des Mediums steigt, wenn das Objekt tiefer in das Medium herunterkommt. Dies ist ein vielfältigerer Effekt. Ein Fallschirmspringer wird sich tatsächlich verlangsamen, da der Rückgang der Fall ist, weil die Atmosphäre zunehmend dicker als Höhenabfälle wird.
  • Ohne einen offenen Fallschirm würde ein Fallschirmspringer in etwa 130 km / h auf den Boden schlagen (210 km / h).
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