Πώς σχετίζεται η σωρευτική επίδραση της βαρύτητας και της αντίστασης του αέρα που σχετίζεται με μια ταχύτητα τερματικών αντικειμένων;
1. Βαρύτητα:Η κινητήρια δύναμη
* Τραβήξτε προς τα κάτω: Η βαρύτητα τραβά συνεχώς ένα αντικείμενο προς το κέντρο της Γης. Αυτή η δύναμη είναι άμεσα ανάλογη με τη μάζα του αντικειμένου (περισσότερη μάζα, περισσότερη δύναμη).
* σταθερή επιτάχυνση: Ελλείψει αντίστασης του αέρα, η βαρύτητα θα προκαλούσε ένα αντικείμενο να επιταχύνει με σταθερό ρυθμό (περίπου 9,8 m/s2).
2. Αντίσταση αέρα:Η αντίθεση
* Αντίθετη κίνηση: Η αντίσταση στον αέρα (που ονομάζεται επίσης drag) είναι μια δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση ενός αντικειμένου μέσω του αέρα. Προκαλείται από συγκρούσεις μεταξύ του αντικειμένου και των μορίων αέρα.
* Αύξηση με ταχύτητα: Όσο ταχύτερα κινείται ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση στον αέρα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περισσότερα μόρια αέρα πλήττονται ανά χρόνο μονάδας.
3. Το σημείο ισορροπίας:ταχύτητα τερματικού
* Ο αγώνας: Καθώς πέφτει ένα αντικείμενο, η βαρύτητα το τραβάει, προκαλώντας την επιτάχυνση του. Ωστόσο, η αντίσταση στον αέρα αυξάνεται επίσης με ταχύτητα.
* Ισορροπία: 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 και σταματά να επιταχύνεται.
* σταθερή ταχύτητα: Η ταχύτητα που φτάνει το αντικείμενο όταν η ισορροπία των δυνάμεων ονομάζεται Terminal Velocity .
Βασικά σημεία:
* Δεν είναι σταθερά: Η ταχύτητα τερματικού δεν είναι σταθερή τιμή για ένα δεδομένο αντικείμενο. Εξαρτάται από:
* Σχήμα: Ένα εξορθολογισμένο αντικείμενο βιώνει λιγότερη αντίσταση στον αέρα από μια επίπεδη.
* Μέγεθος: Τα μεγαλύτερα αντικείμενα έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια και έχουν μεγαλύτερη αντοχή στον αέρα.
* Πυκνότητα: Τα πυκνότερα αντικείμενα επηρεάζονται λιγότερο από την αντίσταση στον αέρα.
* πυκνότητα αέρα: Η πυκνότητα αέρα (η οποία αλλάζει με υψόμετρο) επηρεάζει την αντίσταση στον αέρα.
* Πτώση αντικειμένων: Η έννοια της ταχύτητας του τερματικού ισχύει για τα αντικείμενα που πέφτουν. Σκεφτείτε ένα skydiver. Αρχικά επιταχύνουν, αλλά τελικά φτάνουν σε μια ταχύτητα τερματικού όπου πέφτουν με σταθερή ταχύτητα.
* Όχι μόνο πέφτει: Η ταχύτητα τερματικού ισχύει για αντικείμενα που μετακινούνται μέσω οποιουδήποτε υγρού, όχι μόνο του αέρα. Σκεφτείτε ένα υποβρύχιο που κινείται υποβρύχια.
Συνοπτικά
Η ταχύτητα του τερματικού είναι το αποτέλεσμα μιας ευαίσθητης ισορροπίας μεταξύ της πτωτικής δύναμης της βαρύτητας και της ανοδικής δύναμης της αντίστασης του αέρα. Όταν αυτές οι δυνάμεις γίνονται ίσες, το αντικείμενο σταματά να επιταχύνεται και να πέφτει με σταθερή ταχύτητα.
