Πώς η ταχύτητα του τερματικού σχετίζεται με το νόμο της κίνησης των Newton;
Νόμους κίνησης του Νεύτωνα:
* Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα (αδράνεια): Ένα αντικείμενο στο REST παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με την ίδια ταχύτητα και προς την ίδια κατεύθυνση, εκτός εάν ενεργεί από μια μη ισορροπημένη δύναμη.
* Ο δεύτερος νόμος του Newton (δύναμη και επιτάχυνση): Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι άμεσα ανάλογη με την καθαρή δύναμη που ενεργεί σε αυτό και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του. Μαθηματικά, αυτό αντιπροσωπεύεται ως F =Ma (όπου F είναι δύναμη, m είναι μάζα, και a είναι επιτάχυνση).
* Τρίτος νόμος του Newton (δράση-αντίδραση): Για κάθε δράση, υπάρχει ίση και αντίθετη αντίδραση.
Εξηγείται η ταχύτητα τερματικού:
1. βαρύτητα: Όταν ένα αντικείμενο πέφτει, η βαρύτητα λειτουργεί ως δύναμη που το τραβά προς τα κάτω. Αυτή η δύναμη προκαλεί την επιτάχυνση του αντικειμένου.
2. Αντίσταση αέρα: Καθώς το αντικείμενο πέφτει γρηγορότερα, συναντά περισσότερη αντίσταση αέρα (drag). Αυτή η δύναμη αντιτίθεται στην κατεύθυνση της κίνησης.
3. Δυνάμεις εξισορρόπησης: Τελικά, η δύναμη της αντίστασης του αέρα γίνεται ίση σε μέγεθος της δύναμης της βαρύτητας. Σε αυτό το σημείο, η καθαρή δύναμη στο αντικείμενο είναι μηδέν.
4. σταθερή ταχύτητα: Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα, εάν η καθαρή δύναμη είναι μηδενική, η επιτάχυνση του αντικειμένου γίνεται μηδενική και συνεχίζει να πέφτει με σταθερή ταχύτητα, η οποία ονομάζεται ταχύτητα τερματικού.
Βασικά σημεία:
* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα υπαγορεύει την αρχική επιτάχυνση του αντικειμένου πτώσης.
* Αντίσταση αέρα είναι η δύναμη που τελικά περιορίζει την επιτάχυνση του αντικειμένου και οδηγεί σε ταχύτητα τερματικού.
* Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα Εξηγεί γιατί το αντικείμενο διατηρεί τη σταθερή του ταχύτητα μόλις επιτευχθεί η ταχύτητα του τερματικού.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα τερματικού:
* μάζα: Ένα βαρύτερο αντικείμενο θα έχει υψηλότερη ταχύτητα τερματικού.
* Σχήμα: Ένα πιο εξορθολογισμένο αντικείμενο θα έχει χαμηλότερη ταχύτητα τερματικού.
* πυκνότητα αέρα: Η υψηλότερη πυκνότητα αέρα οδηγεί σε χαμηλότερη ταχύτητα τερματικού.
Συνοπτικά, η ταχύτητα τερματικού είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ της βαρύτητας, της αντίστασης του αέρα και των νόμων κίνησης του Νεύτωνα. Η ισορροπία μεταξύ αυτών των δυνάμεων καθορίζει την τελική, σταθερή ταχύτητα του αντικειμένου κατά τη διάρκεια της ελεύθερης πτώσης.
