Ποια είναι η ταχύτητα του τερματικού του σώματος σε ένα ελεύθερο πτώση του συστήματος;
Η ταχύτητα τερματικού σε ένα ελεύθερο πτώση του συστήματος
Η ταχύτητα του τερματικού είναι η σταθερή ταχύτητα που φτάνει τελικά ένα αντικείμενο ελεύθερης πτώσης όταν η δύναμη της αντίστασης του αέρα ισούται με τη δύναμη της βαρύτητας. Εδώ είναι μια κατανομή:
Βασικές έννοιες:
* Ελεύθερη πτώση: Ένα αντικείμενο που πέφτει αποκλειστικά υπό την επίδραση της βαρύτητας, χωρίς άλλες δυνάμεις να ενεργούν πάνω του.
* Αντίσταση αέρα: Η δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση ενός αντικειμένου μέσω του αέρα. Αυξάνεται με την ταχύτητα του αντικειμένου και την επιφάνεια του.
* βαρύτητα: Η δύναμη που τραβά αντικείμενα προς το κέντρο της γης.
Πώς λειτουργεί η ταχύτητα τερματικού:
1. Αρχική πτώση: Όταν ένα αντικείμενο αρχίζει να πέφτει, η βαρύτητα είναι η κυρίαρχη δύναμη, προκαλώντας την επιτάχυνση προς τα κάτω.
2. Αύξηση της αντίστασης του αέρα: Καθώς το αντικείμενο πέφτει γρηγορότερα, η αντίσταση στον αέρα αυξάνεται.
3. Ισορροπία: Τελικά, η δύναμη της αντίστασης του αέρα γίνεται ίση σε μέγεθος της δύναμης της βαρύτητας.
4. σταθερή ταχύτητα: Σε αυτό το σημείο, η καθαρή δύναμη στο αντικείμενο είναι μηδέν και σταματά να επιταχύνεται. Το αντικείμενο συνεχίζει να πέφτει με σταθερή ταχύτητα, η οποία ονομάζεται ταχύτητα τερματικού.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα τερματικού:
* μάζα: Τα βαρύτερα αντικείμενα έχουν μεγαλύτερη βαρυτική δύναμη που ενεργεί πάνω τους, αλλά χρειάζονται επίσης μεγαλύτερη ταχύτητα για να δημιουργήσουν αρκετή αντοχή στον αέρα για να την εξισορροπήσουν.
* επιφάνεια: Τα αντικείμενα με μεγαλύτερες επιφανειακές περιοχές παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντίσταση στον αέρα. Ένα αλεξίπτωτο, για παράδειγμα, έχει μια μεγάλη επιφάνεια για να επιβραδύνει την κάθοδο.
* Σχήμα: Το σχήμα ενός αντικειμένου επηρεάζει πόση αντίσταση στον αέρα συναντά. Ένα εξορθολογισμένο αντικείμενο, όπως ένα βέλος, έχει λιγότερη αντίσταση στον αέρα από ένα επίπεδο αντικείμενο.
* Πυκνότητα του μέσου: Τον πυκνότερο αέρα (ή υγρό) το αντικείμενο πέφτει, όσο υψηλότερη είναι η αντίσταση του αέρα και όσο χαμηλότερη είναι η ταχύτητα του τερματικού.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Η ταχύτητα τερματικού δεν είναι σταθερή τιμή για ένα δεδομένο αντικείμενο. Εξαρτάται από τους παράγοντες που αναφέρθηκαν παραπάνω.
* Σε ένα κενό, δεν υπάρχει αντίσταση στον αέρα, οπότε ένα αντικείμενο θα συνεχίσει να επιταχύνει επ 'αόριστον.
* Η ταχύτητα του τερματικού είναι μια σημαντική έννοια στην αλεξίπτωτο, αλεξίπτωτο και άλλες δραστηριότητες που περιλαμβάνουν ελεύθερη πτώση.
Τερματική ταχύτητα υπολογισμού:
Ο ακριβής υπολογισμός της ταχύτητας του τερματικού είναι πολύπλοκη και περιλαμβάνει διάφορους παράγοντες. Ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας απλοποιημένος τύπος:
vt =√ (2mg / ρΚΑΚ)
Οπου:
* Το VT είναι τελική ταχύτητα
* m είναι η μάζα του αντικειμένου
* Το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας
* ρ είναι η πυκνότητα του υγρού (αέρα)
* A είναι η προβλεπόμενη περιοχή του αντικειμένου
* Το CD είναι ο συντελεστής οπισθέλκουσας
Συνοπτικά:
Η ταχύτητα του τερματικού είναι μια ζωτική έννοια στην κατανόηση της κίνησης της πτώσης αντικειμένων. Είναι η σταθερή ταχύτητα που επιτυγχάνεται όταν οι δυνάμεις της ισορροπίας βαρύτητας και της αντίστασης του αέρα, αποτρέποντας την περαιτέρω επιτάχυνση.
