Hvernig á að finna hámarkshraða

Efni.

Skref
Aðferð 1 af 3: Að reikna út hraðatakmarkanir
Aðferð 2 af 3: Reikningur á þyngdarafl
Aðferð 3 af 3: Ákveðið mótstöðuafl
Ábendingar
Viðbótargreinar

Hefur þú einhvern tíma velt því fyrir þér hvers vegna fallhlífarstökkvarar ná hámarkshraða sínum þegar þeir falla, þrátt fyrir að þyngdarafl í tómarúmi láti líkamann stöðugt hraða? Fallandi líkami nær hámarkshraða sínum þegar það er einhvers konar hemilkraftur, svo sem loftþol. Þyngdarkrafturinn verkar á líkama með fast gildi, en kraftur loftmótstöðu eykst með aukningu hraða falls líkamans. Ef frjálsa fallið varir nógu lengi, þá mun hraði líkamans sem fellur ná slíku gildi að viðnámskrafturinn verður jöfn þyngdaraflinu og þessir kraftar munu bæta hvor annan upp; þar af leiðandi mun líkaminn halda áfram að falla á stöðugum hraða þar til hann snertir jörðina. Þessi hraði er kallaður hámarkshraði.

Skref

Aðferð 1 af 3: Að reikna út hraðatakmarkanir

1 Formúla til að finna takmarkandi hraða: v = fermetrarót ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Settu inn gildi breytanna til að finna hraðatakmarkanir v.
- m = massi fallandi líkama.
- g = hröðun vegna þyngdaraflsins. Á jörðinni er það um það bil 9,8 m / s2.
- ρ = þéttleiki vökvans sem líkaminn fellur í.
- A = líkamsvörpunarsvæði. Þetta er svæði líkamssvæðisins sem er hornrétt á hreyfingarstefnu líkamans.
- C = stuðull stuðnings. Það fer eftir lögun líkamans. Því straumlínulagaðri sem lögunin er, því lægri er stuðullinn.

Aðferð 2 af 3: Reikningur á þyngdarafl

1 Finndu massa fallandi líkama. Í metrakerfinu er það mælt í grömmum eða kílóum.
2 Stilltu hröðunina vegna þyngdaraflsins. Í fjarlægð sem er nógu nálægt jörðu til að mæta loftmótstöðu er þetta gildi 9,8 m / s2.
3 Reiknaðu þyngdaraflið. Það er jafnt massa líkamans margfaldað með hröðuninni vegna þyngdaraflsins F = m * g.

Aðferð 3 af 3: Ákveðið mótstöðuafl

1 Finndu þéttleika miðilsins. Fyrir líkama sem fellur í gegnum lofthjúp jarðar mun þéttleiki breytast eftir hæð og hitastigi loftsins. Þetta gerir útreikninga á takmörkunarhraða frjálslega fallandi líkama sérstaklega erfiðan þar sem þéttleiki loftsins breytist þegar líkaminn nálgast jörðina. Hins vegar getur þú fundið áætlað gildi fyrir loftþéttleika í kennslubókum eða öðrum heimildum.
- Að leiðarljósi er loftþéttleiki við sjávarmál við 15 ° C 1.225 kg / m3.
2 Áætluðu dragstuðul líkamans. Þessi tala fer eftir hagræðingu líkamans. Því miður er þetta mjög erfitt að reikna út og felur í sér að gera ákveðnar vísindalegar forsendur. Ekki reyna að reikna út dragstuðul án hjálpar vindgöngum og flóknum loftfræðilegum útreikningum. Taktu í staðinn tilbúið líkamsverð sem er svipað og þitt.
3 Reiknaðu áætlað svæði hlutarins. Síðasta breytan sem þú þarft að finna er þverskurðarsvæði líkamans. Ímyndaðu þér skuggamynd fallandi líkama að ofan. Finna verður svæði þessa skuggamyndar (vörpunarsvæði), sem varpað er á planið. Aftur er þetta erfitt að reikna út nema einföld líkama.
4 Finndu mótstöðuafl sem er andstæða þyngdaraflsins. Ef þú veist hraða líkamans, þá er mótstöðuaflið fundið með formúlunni: (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.

Ábendingar

Falla án fallhlífar, lendir maður í jörðu á um 240 km hraða.
Takmarkandi hraði breytist í raun örlítið meðan á frjálsu falli stendur. Þyngdaraflið eykst þegar líkaminn nálgast miðju jarðar, en það má vanrækja það. Þéttleiki miðilsins eykst með minnkandi fallhæð. Þetta eru mun áberandi áhrif. Fallhlífarstökkvarinn mun í raun hægja á sér þegar hann fellur, þar sem þéttleiki lofthjúpsins eykst verulega með minnkandi fjarlægð til jarðar.