Πόσο γρήγορα πέφτουν τα αντικείμενα στον αέρα;
1. Βαρύτητα: Η πρωταρχική δύναμη που οδηγεί την πτώση, σταθερή στα 9,8 m/s² στη γη. Αυτό σημαίνει ότι ένα αντικείμενο επιταχύνεται προς τα κάτω κατά 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο κάθε δευτερόλεπτο.
2. Αντίσταση αέρα (μεταφορά): Αυτή η δύναμη αντιτίθεται στην κίνηση του αντικειμένου και αυξάνεται με την ταχύτητα του αντικειμένου και την πυκνότητα του αέρα. Εξαρτάται από:
* Σχήμα: Τα βελτιωμένα αντικείμενα (όπως μια σφαίρα) συναντούν λιγότερη έλξη από τα αντικείμενα με μεγαλύτερη επιφάνεια (όπως ένα αλεξίπτωτο).
* Μέγεθος: Μεγαλύτερα αντικείμενα βιώνουν περισσότερη οπισθέλκουσα.
* ταχύτητα: Η σύρσιμο αυξάνεται εκθετικά με ταχύτητα.
3. Μάζα: Ένα βαρύτερο αντικείμενο θα πέσει γρηγορότερα αρχικά λόγω της βαρύτητας, αλλά η αντίσταση στον αέρα θα εξισώσει τελικά την προς τα κάτω δύναμη.
Τερματική ταχύτητα:
* Καθώς πέφτει το αντικείμενο, η ταχύτητά του αυξάνεται και η αντίσταση στον αέρα αυξάνεται. Τελικά, η δύναμη οπισθέλκουσας θα ισούται με τη δύναμη της βαρύτητας, με αποτέλεσμα μια σταθερή ταχύτητα που ονομάζεται Terminal Velocity .
* Η ταχύτητα του τερματικού είναι η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να φτάσει ένα αντικείμενο ενώ πέφτει στον αέρα.
* Τα ελαφρύτερα αντικείμενα με μεγαλύτερες επιφανειακές περιοχές (όπως ένα φτερό) έχουν χαμηλότερες ταχύτητες τερματικών από τα βαρύτερα, εξορθολογισμένα αντικείμενα (όπως ένα βράχο).
Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα τερματικού:
* Πυκνότητα αέρα: Ο παχύτερος αέρας (όπως στα χαμηλότερα υψόμετρα) δημιουργεί περισσότερη αντίσταση, με αποτέλεσμα χαμηλότερες ταχύτητες τερματικών.
* υψόμετρο: Ο λεπτότερος αέρας σε υψηλότερα υψόμετρα οδηγεί σε υψηλότερες ταχύτητες τερματικών.
Συνοπτικά:
* Τα αντικείμενα δεν πέφτουν σε σταθερή ταχύτητα μέσω του αέρα. Επιταχύνουν μέχρι να φτάσουν στην ταχύτητα του τερματικού.
* Η ταχύτητα του τερματικού είναι η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να φτάσει ένα αντικείμενο ενώ πέφτει και εξαρτάται από το σχήμα, το μέγεθος και τη μάζα του αντικειμένου, καθώς και από την πυκνότητα του αέρα.
Είναι σημαντικό να θυμάστε:
* Οι ταχύτητες που αναφέρονται παραπάνω είναι δύσκολες προσεγγίσεις. Η πραγματική ταχύτητα ενός αντικειμένου πτώσης μπορεί να ποικίλει σημαντικά με βάση τους παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω.
* Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η αντίσταση του αέρα επηρεάζει τα αντικείμενα που πέφτουν είναι ζωτικής σημασίας σε τομείς όπως η αεροδυναμική και η αλεξίπτωτο.
