Τι καθορίζει την ταχύτητα του τερματικού ενός αντικειμένου;

Η ταχύτητα του τερματικού είναι η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να φτάσει ένα αντικείμενο ενώ πέφτει μέσα από ένα υγρό (όπως ο αέρας ή το νερό). Εδώ είναι αυτό που το καθορίζει:

1. Βαρύτητα (g): Αυτή είναι η κύρια δύναμη που τραβά το αντικείμενο προς τα κάτω. Ένα ισχυρότερο βαρυτικό πεδίο θα οδηγήσει σε υψηλότερη ταχύτητα τερματικού.

2. Μάζα (m): Ένα βαρύτερο αντικείμενο έχει περισσότερη αδράνεια, που σημαίνει ότι αντιστέκεται σε αλλαγές σε κίνηση. Αυτό οδηγεί σε υψηλότερη ταχύτητα τερματικού, καθώς το αντικείμενο χρειάζεται περισσότερη δύναμη για να επιβραδύνει.

3. Σχήμα και προσανατολισμός (αεροδυναμικές ιδιότητες): Το σχήμα ενός αντικειμένου και ο τρόπος με τον οποίο προσανατολίζεται επηρεάζει τη δύναμη οπισθέλκουσας. Ένα βελτιωμένο σχήμα (όπως μια σφαίρα) βιώνει λιγότερη έλξη από ένα επίπεδο αντικείμενο (όπως ένα αλεξίπτωτο). Η χαμηλότερη οπισθέλκουσα σημαίνει υψηλότερη ταχύτητα τερματικού.

4. Επιφάνεια: Μια μεγαλύτερη επιφάνεια, ειδικά όταν εκτίθεται στο υγρό, αυξάνει την οπισθέλκουσα. Αυτό εξηγεί γιατί ένα αλεξίπτωτο επιβραδύνει ένα ουρανό - αυξάνει σημαντικά την επιφάνεια τους.

5. Πυκνότητα υγρού (ρ): Τα πυκνότερα υγρά παρέχουν περισσότερη αντίσταση. Ένα αντικείμενο πτώσης θα φτάσει σε χαμηλότερη ταχύτητα τερματικού στο νερό από ό, τι στον αέρα, επειδή το νερό είναι πυκνότερο.

6. Συντελεστής σύρετε (CD): Αυτός ο συντελεστής χωρίς διαστάσεις αντιπροσωπεύει πόσο αποτελεσματικά το αντικείμενο περνάει μέσω του υγρού. Ένας χαμηλότερος συντελεστής οπισθέλκουσας σημαίνει λιγότερη αντίσταση, οδηγώντας σε υψηλότερη ταχύτητα τερματικού.

Η εξίσωση για την ταχύτητα του τερματικού είναι:

vt =√ (2mg / (ρΚΑΚ))

Οπου:

* VT είναι η ταχύτητα του τερματικού

* m Είναι η μάζα του αντικειμένου

* g είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας

* ρ είναι η πυκνότητα του υγρού

* A είναι η προβλεπόμενη περιοχή του αντικειμένου (η περιοχή που βλέπει την κατεύθυνση της κίνησης)

* CD είναι ο συντελεστής οπισθέλκουσας

Συνοπτικά:

Η ταχύτητα του τερματικού είναι μια ισορροπία μεταξύ της δύναμης της βαρύτητας που τραβά το αντικείμενο προς τα κάτω και η δύναμη οπισθέλκουσας αντιστέκεται στην κίνηση της. Οι παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω καθορίζουν τη σχετική δύναμη αυτών των δυνάμεων, καθορίζοντας τελικά τη μέγιστη ταχύτητα πτώσης του αντικειμένου.