Ένα αντικείμενο σε ελεύθερη πτώση Τι συμβαίνει μέχρι να φτάσει στην ταχύτητα του τερματικού;
Αρχικές συνθήκες:
* Pull της βαρύτητας: Το αντικείμενο αρχίζει να επιταχύνεται προς τα κάτω λόγω της δύναμης της βαρύτητας.
* Δεν υπάρχει αντίσταση αέρα: Στην αρχή, το αντικείμενο βιώνει αμελητέα αντίσταση στον αέρα. Αυτό σημαίνει ότι η μόνη δύναμη που ενεργεί σε αυτό είναι η βαρύτητα.
Επιτάχυνση και αυξανόμενη ταχύτητα:
* σταθερή επιτάχυνση: Το αντικείμενο επιταχύνεται με σταθερό ρυθμό, γνωστό ως επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,8 m/s2 στη γη). Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητά του αυξάνεται κατά 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο κάθε δευτερόλεπτο.
* ταχύτητα: Η ταχύτητα του αντικειμένου (ταχύτητα με κατεύθυνση) αυξάνεται καθώς πέφτει.
Η αντίσταση στον αέρα συσσωρεύεται:
* Αυξημένη επιφάνεια: Καθώς το αντικείμενο πέφτει γρηγορότερα, συναντά περισσότερα μόρια αέρα. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια του αντικειμένου που βλέπει την κατεύθυνση της κίνησης, τόσο μεγαλύτερη αντίσταση στον αέρα βιώνει.
* Δύναμη μεταφοράς: Αυτή η αντίσταση στον αέρα, που ονομάζεται επίσης Drag Force, ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης του αντικειμένου, επιβραδύνοντάς την.
* τριβή: Η αντίσταση στον αέρα είναι μια μορφή τριβής. Όσο ταχύτερα κινείται το αντικείμενο, τόσο πιο η δύναμη τριβής συναντά.
Φτάνοντας ισορροπία:
* Ισορροπία δυνάμεων: Τελικά, η δύναμη οπισθέλκουσας γίνεται ίση σε μέγεθος με τη δύναμη της βαρύτητας. Σε αυτό το σημείο, η καθαρή δύναμη στο αντικείμενο είναι μηδέν.
* σταθερή ταχύτητα: Με μηδενική καθαρή δύναμη, το αντικείμενο σταματά να επιταχύνει και συνεχίζει να πέφτει με σταθερή ταχύτητα. Αυτό ονομάζεται ταχύτητα τερματικού.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα τερματικού:
* Σχήμα και μάζα του αντικειμένου: Ένα πιο εξορθολογισμένο αντικείμενο (όπως μια σφαίρα) θα έχει χαμηλότερη ταχύτητα τερματικού από ένα λιγότερο εξορθολογισμένο αντικείμενο (όπως ένα αλεξίπτωτο). Ένα βαρύτερο αντικείμενο θα έχει υψηλότερη ταχύτητα τερματικού από ένα ελαφρύτερο αντικείμενο του ίδιου σχήματος.
* Πυκνότητα αέρα: Η ταχύτητα του τερματικού είναι υψηλότερη στον λεπτότερο αέρα (όπως σε μεγάλα υψόμετρα) από ό, τι στον πυκνότερο αέρα.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Η ταχύτητα τερματικού δεν είναι σταθερή τιμή: Αλλάζει με βάση τους παράγοντες που αναφέρθηκαν παραπάνω.
* Η επίτευξη της ταχύτητας του τερματικού απαιτεί χρόνο: Το αντικείμενο θα επιταχύνει μέχρι να φτάσει στην ταχύτητα του τερματικού, αλλά αυτό απαιτεί χρόνο ανάλογα με το σχήμα, τη μάζα και την πυκνότητα του αέρα.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε οποιαδήποτε από αυτές τις έννοιες με περισσότερες λεπτομέρειες!
