วิธีคำนวณความเร็วเทอร์มินัล

เคยสงสัยไหมว่าทำไมในที่สุดนักกระโดดร่มถึงความเร็วสูงสุดเมื่อตกแม้ว่าแรงโน้มถ่วงในสุญญากาศจะทำให้วัตถุเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่อง วัตถุที่ตกลงมาจะมีความเร็วคงที่เมื่อมีแรงยับยั้งเช่นลากจากอากาศ แรงที่กระทำโดยแรงโน้มถ่วงที่อยู่ใกล้กับร่างกายขนาดใหญ่นั้นส่วนใหญ่จะคงที่ แต่แรงเช่นแรงต้านอากาศจะยิ่งเพิ่มวัตถุที่ตกลงมาเร็ว หากปล่อยให้ตกอย่างอิสระเป็นเวลานานพอวัตถุที่ตกลงมาจะถึงความเร็วที่แรงลากจะเท่ากับแรงโน้มถ่วงและทั้งสองจะยกเลิกซึ่งกันและกันทำให้วัตถุตกลงด้วยความเร็วเท่ากันจนกว่า กระทบพื้น เรียกว่าความเร็วขั้ว

ขั้นตอน

วิธี หนึ่ง จาก 3: การแก้ปัญหา Terminal Velocity

1. หนึ่ง ใช้สูตรความเร็วเทอร์มินัล v = รากที่สองของ ((2 * m * g) / (ρ * A * C)) ใส่ค่าต่อไปนี้ลงในสูตรนั้นเพื่อแก้ปัญหาสำหรับ v ความเร็วเทอร์มินัล
   • m = มวลของวัตถุที่ตกลงมา
   • g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บนโลกมีค่าประมาณ 9.8 เมตรต่อวินาที
   • ρ = ความหนาแน่นของของเหลวที่วัตถุตกลงมา
   • A = พื้นที่ฉายของวัตถุ ซึ่งหมายถึงพื้นที่ของวัตถุหากคุณฉายลงบนระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่
   • C = ค่าสัมประสิทธิ์การลาก ตัวเลขนี้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวัตถุ ยิ่งรูปร่างเพรียวขึ้นค่าสัมประสิทธิ์ก็จะยิ่งลดลง คุณสามารถค้นหาค่าสัมประสิทธิ์การลากโดยประมาณได้
   โฆษณา

วิธี 2 จาก 3: ค้นหาแรงโน้มถ่วง

1. หนึ่ง ค้นหามวลของวัตถุที่ตกลงมา ควรวัดเป็นกรัมหรือกิโลกรัมในระบบเมตริก
   • หากคุณใช้ระบบจักรวรรดิโปรดจำไว้ว่าปอนด์ไม่ใช่หน่วยมวล แต่เป็นแรง หน่วยของมวลในระบบจักรวรรดิคือมวลปอนด์ (lbm) ซึ่งภายใต้แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลกจะได้รับแรง 32 ปอนด์ (lbf) ตัวอย่างเช่นถ้าคน ๆ หนึ่งมีน้ำหนัก 160 ปอนด์บนโลกจริงๆแล้วคน ๆ นั้นจะรู้สึก 160 ปอนด์ฟุต แต่มวลของพวกเขาคือ 5 ปอนด์
2. 2 ทราบความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก ใกล้พื้นโลกมากพอที่จะพบกับแรงต้านอากาศความเร่งนี้คือ 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสองหรือ 32 ฟุตต่อวินาทีกำลังสอง
3. 3 คำนวณแรงโน้มถ่วงที่ดึงลง แรงที่วัตถุที่ตกลงมาถูกดึงลงเท่ากับมวลของวัตถุคูณด้วยความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงหรือ F = MA จำนวนนี้คูณด้วยสองจะอยู่ด้านบนของสูตรความเร็วเทอร์มินัล
   • ในระบบจักรวรรดินี่คือ lbf ของวัตถุซึ่งเป็นจำนวนที่เรียกกันทั่วไปว่าน้ำหนัก มันเป็นมวลที่เหมาะสมกว่าใน lbm คูณ 32 ฟุตต่อวินาทีกำลังสอง ในระบบเมตริกแรงคือมวลเป็นกรัมคูณ 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง
   โฆษณา

วิธี 3 จาก 3: กำหนดแรงลาก

1. หนึ่ง รับความหนาแน่นของตัวกลาง สำหรับวัตถุที่ตกลงมาในชั้นบรรยากาศของโลกความหนาแน่นจะเปลี่ยนไปตามระดับความสูงและอุณหภูมิของอากาศ ทำให้การคำนวณความเร็วขั้วของวัตถุที่ตกลงมาทำได้ยากเป็นพิเศษเนื่องจากความหนาแน่นของอากาศจะเปลี่ยนไปเมื่อวัตถุสูญเสียระดับความสูง อย่างไรก็ตามคุณสามารถค้นหาความหนาแน่นของอากาศโดยประมาณได้ในหนังสือเรียนและข้อมูลอ้างอิงอื่น ๆ
   • เพื่อเป็นแนวทางคร่าวๆความหนาแน่นของอากาศที่ระดับน้ำทะเลเมื่ออุณหภูมิ 15 ° C เท่ากับ 1.225 กก. / ลบ.ม.
2. 2 ประมาณค่าสัมประสิทธิ์การลากของวัตถุ ตัวเลขนี้ขึ้นอยู่กับความคล่องตัวของวัตถุ น่าเสียดายที่มันเป็นจำนวนที่ซับซ้อนมากในการคำนวณและเกี่ยวข้องกับการตั้งสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์บางอย่าง อย่าพยายามคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การลากด้วยตัวเองโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากอุโมงค์ลมและคณิตศาสตร์เกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ที่จริงจัง แทนที่จะค้นหาการประมาณโดยอิงจากวัตถุที่มีรูปร่างคล้ายกัน
3. 3 คำนวณพื้นที่คาดการณ์ของวัตถุ ตัวแปรสุดท้ายที่คุณต้องรู้คือพื้นที่ส่วนที่วัตถุนำเสนอไปยังสื่อ ลองนึกภาพเงาของวัตถุที่ตกลงมาเมื่อมองขึ้นจากด้านล่างโดยตรง รูปร่างที่ฉายบนระนาบคือพื้นที่ที่ฉาย อีกครั้งนี่เป็นค่าที่ยากในการคำนวณกับวัตถุทางเรขาคณิตง่ายๆ
4. 4 หาแรงลากที่ตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วงลงด้านล่าง หากคุณทราบความเร็วของวัตถุ แต่ไม่ใช่แรงลากคุณสามารถใช้สูตรคำนวณแรงลากได้ นี่คือ (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2 โฆษณา

ถาม - ตอบชุมชน

ค้นหา เพิ่มคำถามใหม่

• คำถามถ้าการลดลงอย่างอิสระด้วยความเร็วของขั้วจะเกิดอะไรขึ้น? มันจะยังคงตกลงที่ความเร็วนั้นโดยไม่ต้องเร่งความเร็วจนกว่าจะชนอะไรบางอย่าง
• คำถามฐานกระโดดคืออะไร? B.A.S.E เป็นคำย่อของ Buildings, Antennas, Spans และ Earth BASE Jumping เป็นกีฬาผาดโผนที่คุณกระโดดออกจากรูปแบบต่างๆเหล่านี้และใช้ร่มชูชีพขนาดเล็ก
• คำถามความเร็วเทอร์มินัลคือความเร็วเท่าใด? เบนฮัลฟอร์ด ขึ้นอยู่กับน้ำหนักรูปร่างและความหนาแน่นของอากาศ ดังนั้นคุณมีวิธีคำนวณเนื่องจากไม่ใช่ค่าคงที่
• คำถามฉันจะหาความเร็วเทอร์มินัลที่มีรัศมีและมวลเพียงอย่างเดียวได้อย่างไร คุณทำไม่ได้ คุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อแก้สมการ
• คำถามความเร็วขั้วในอวกาศเท่ากับความเร็วแสงหรือไม่? Matt Pattok สิ่งใดก็ตามที่มีมวลต้องใช้แรงที่ไม่มีที่สิ้นสุดในการเข้าถึงความเร็วแสงดังนั้นแม้ในสุญญากาศก็เป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงความเร็วแสง นี่เป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากเนื่องจากแสงประกอบด้วยโฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่มีมวล เนื่องจากกฎหมายนี้ความเร็วขั้วในสุญญากาศจะเท่ากับ 99.999 ... % ของความเร็วแสง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein สิ่งนี้ยังทำให้เกิดการเดินทางข้ามเวลาไปในอนาคตเนื่องจากการเข้าใกล้ความเร็วแสงทำให้เวลาช้าลง หากคุณสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสงความเร็วเทอร์มินัลจะไม่มีอยู่จริง (คุณจะเร่งความเร็วต่อไป) โดยพื้นฐานแล้วความเร็วเทอร์มินัลในอวกาศเป็นเพียงเล็กน้อยที่ช้ากว่าแสงเล็กน้อย
• คำถามอะไรคือการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของรถ 950 กก. ที่เดินทางจาก 40 m / s เป็น 31 m / s? โมเมนตัม (kgm / s) เท่ากับมวล (กก.) คูณความเร็ว (m / s) 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s - 38000kgm / s = -8550kgm / s
• คำถามระยะทางที่จำเป็นสำหรับมวล 100 กิโลกรัมที่ตกลงมาอย่างอิสระคืออะไรเพื่อไปถึง T.V. ตามคำจำกัดความของการตกอย่างอิสระไม่มีแรงต้านอากาศ เนื่องจากถึงความเร็วปลายทางเมื่อแรงต้านอากาศ = แรงโน้มถ่วงคำถามนี้จึงเป็นคำถามหลอก
• คำถามฉันจะกำหนดความเร็วปลายทางของวัตถุที่ลอยได้เช่นเรือเล็กได้อย่างไร? ความเร็วเทอร์มินัลหมายถึงความเร็วสมดุลเมื่อวัตถุตกลงผ่านตัวกลาง เรือไม่มีความเร็วเทียบกับตัวกลางที่เกี่ยวข้องที่สุดคือน้ำ หากเรือกำลังจมเรืออาจได้รับความเร็วปลายทางซึ่งในกรณีนี้จะนำไปใช้กับการอภิปรายข้างต้น
• คำถามฉันจะคำนวณความเร็วที่นักกระโดดร่มตกลงมาได้อย่างไรหลังจากถึงความเร็วเทอร์มินัลโดยใช้เวลาหลังจากถึงความเร็วเทอร์มินัลและระยะทางลดลงหลังจากถึงความเร็วเทอร์มินัล หากนักกระโดดร่มเข้าถึงทีวีเขาก็จะไม่เร่งความเร็วลงอีกต่อไป ถ้าคุณรู้เวลาที่เขาล้มลงตั้งแต่ถึงทีวีและระยะทางลดลงแล้ว T.V. = ระยะทาง / เวลา นี่เป็นเพราะองค์ประกอบการเร่งความเร็วเป็นศูนย์ (เนื่องจากอยู่ที่ความเร็วขั้ว)
• คำถามถ้าวัตถุตกลงด้วยความเร็วเทอร์มินัลและแรงภายนอกที่มีทิศทางเดียวกับทิศทางที่ตกลงมายังวัตถุจะได้ความเร็วขั้วใหม่หรือไม่? คุณจะเพิ่มมวลและอาจเปลี่ยนการลาก คุณจะต้องคำนวณการบัญชีใหม่สำหรับ 'วัตถุ' อื่น เป็นไปได้ว่าวัตถุรองได้รับผลกระทบจากความหนาแน่นของอากาศที่ลดลงเนื่องจากการปลุกของวัตถุชิ้นแรก อาจเป็นไปได้ว่าการลากจะเปลี่ยนไปอย่างมากเนื่องจากการไหลเวียนของอากาศระหว่างวัตถุสองชิ้นมีความซับซ้อนมาก ดูอากาศพลศาสตร์เช่น F1 ต้องคำนึงถึงกระแสน้ำวน แน่นอนว่าจะมีการถ่ายเทพลังงานบางอย่างที่ส่งผลกระทบ แต่มันจะยังคงกลับไปที่ทีวีโดยมีเวลาอยู่ในอากาศเพียงพอ

แสดงคำตอบเพิ่มเติม คำถามที่ยังไม่มีคำตอบ

• เราสามารถคำนวณความเร็วเทอร์มินัลได้หรือไม่เมื่อได้รับค่าของความยาวมวลความต้านทานและความหนาแน่นของฟลักซ์ ตอบ
• จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันมีเพียงเวลามวลและระยะทางไม่มีความหนาแน่นของน้ำหรือพื้นที่หรือแรงลาก? ตอบ
• ฉันได้อ่านมาว่า 'ระเบิด' ปูนซีเมนต์และเหล็กที่ทหารใช้ในขณะฝึกทำให้เกิดโซนิคบูมในการสืบเชื้อสาย วัตถุที่ตกลงมาสามารถทำลายกำแพงเสียงได้หรือไม่? ตอบ
• ฉันจะคำนวณแรงที่เป็นผลลัพธ์บนนักดำน้ำบนท้องฟ้าได้อย่างไรเมื่อความเร็วของเขาเท่ากับ 5. 5 m / s? ตอบ
• มีความเร็วขั้วต่างกันหรือไม่? ตอบ

แสดงคำถามที่ยังไม่มีคำตอบเพิ่มเติม ถามคำถามเหลือ 200 อักขระรวมที่อยู่อีเมลของคุณเพื่อรับข้อความเมื่อคำถามนี้ได้รับคำตอบ ส่ง
โฆษณา

วิดีโอ . การใช้บริการนี้อาจมีการแบ่งปันข้อมูลบางอย่างกับ YouTube

เคล็ดลับ

• ความเร็วของเทอร์มินัลจะเปลี่ยนไปเล็กน้อยในช่วงฟรี แรงโน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อวัตถุเข้าใกล้ใจกลางโลกมากขึ้น แต่ปริมาณนั้นน้อยมาก ความหนาแน่นของตัวกลางจะเพิ่มขึ้นเมื่อวัตถุลึกลงไปในตัวกลาง นี่เป็นผลที่เห็นได้ชัดเจนกว่ามาก นักกระโดดร่มจะชะลอตัวลงเมื่อฤดูใบไม้ร่วงดำเนินไปเพราะชั้นบรรยากาศจะหนาขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อระดับความสูงลดลง
• หากไม่มีร่มชูชีพแบบเปิดนักกระโดดร่มจะกระแทกพื้นด้วยความเร็วประมาณ 130 ไมล์ต่อชั่วโมง (210 กม. / ชม.)

โฆษณา