Τι συμβαίνει με την κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου που πέφτει με ταχύτητα τερματικού;
Κατανόηση της ταχύτητας τερματικού
* βαρύτητα: Όταν ένα αντικείμενο πέφτει, η βαρύτητα το τραβά προς τα κάτω, αυξάνοντας την ταχύτητά του.
* Αντίσταση αέρα: Καθώς το αντικείμενο πέφτει γρηγορότερα, συναντά περισσότερη αντίσταση αέρα (drag). Αυτή η δύναμη αντιτίθεται στην κίνηση του αντικειμένου.
* Τερματική ταχύτητα: 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. Σε αυτό το σημείο, το αντικείμενο σταματά να επιταχύνεται.
Κινητική ενέργεια στην ταχύτητα τερματικού
* σταθερή ταχύτητα: Δεδομένου ότι το αντικείμενο δεν επιταχύνεται πλέον με την ταχύτητα του τερματικού, η ταχύτητά του παραμένει σταθερή.
* σταθερή κινητική ενέργεια: Η κινητική ενέργεια σχετίζεται άμεσα με τη μάζα ενός αντικειμένου και το τετράγωνο της ταχύτητας της (ke =1/2 * mv^2). Επειδή η ταχύτητα είναι σταθερή στην ταχύτητα του τερματικού, η κινητική ενέργεια του αντικειμένου παραμένει επίσης σταθερή.
Βασικά σημεία
* Δεν υπάρχει αύξηση της κινητικής ενέργειας: Η κινητική ενέργεια δεν συνεχίζει να αυξάνεται, παρόλο που το αντικείμενο εξακολουθεί να πέφτει.
* Μετατροπή ενέργειας: Η ενέργεια που εισέρχεται από τη βαρύτητα μετατρέπεται σε άλλες μορφές, κυρίως θερμότητα λόγω τριβής με τον αέρα.
Σκεφτείτε με αυτόν τον τρόπο: Φανταστείτε ένα skydiver. Καθώς πέφτουν, η ταχύτητά τους αυξάνεται. Η κινητική τους ενέργεια αυξάνεται. Αλλά όταν φτάσουν στην ταχύτητα του τερματικού, η ταχύτητα τους σταθεροποιείται. Ενώ εξακολουθούν να πέφτουν, η ενέργεια από τη βαρύτητα διαχέεται με αντίσταση στον αέρα, εμποδίζοντας οποιαδήποτε περαιτέρω αύξηση της κινητικής τους ενέργειας.
