Ar kada susimąstėte, kodėl parašiutininkai galų gale pasiekia visą greitį, kai jie krinta, kai traukos jėga vakuume privers objektus vienodai įsibėgėti? Krentantis objektas pasieks pastovų greitį, kai bus jėgos, pvz., Oro. Sunkio jėga, veikianti šalia didelio kūno, paprastai yra pastovi, tačiau jėgos, tokios kaip oro pasipriešinimas, objektui krintant didėja greičiau. Jei krintančiam objektui bus leidžiama pakankamai ilgai laisvai kristi, jis pasieks greitį, kai trinties jėga taps lygi gravitacinei jėgai, ir jie abu panaikins vienas kitą, todėl objektas kris tuo pačiu greičiu, kol jis atsitrenks žemė. Šis greitis vadinamas galiniu greičiu.
Žingsnis
1 metodas iš 3: terminalo greičio nustatymas
1 žingsnis. Naudokite galutinio greičio formulę, v = ((2*m*g)/(ρ*A*C)) kvadratinė šaknis
Prijunkite šias reikšmes į formulę, kad surastumėte galinį greitį v.
- m = krentančio objekto masė
- g = pagreitis dėl gravitacijos. Žemėje šis pagreitis yra apie 9,8 metro per sekundę.
- = skysčio, per kurį praeina krintantis objektas, tankis.
- A = projektuojamas objekto plotas. Tai reiškia objekto plotą, jei jį projektuojate į plokštumą, statmeną objekto judėjimo krypčiai.
- C = pasipriešinimo koeficientas. Šis skaičius priklauso nuo objekto formos. Kuo aerodinamiškesnis objektas, tuo mažesnis koeficientas. Apytikslius pasipriešinimo koeficientus galite rasti čia.
2 metodas iš 3: Raskite gravitacijos jėgą
Žingsnis 1. Raskite krintančio objekto masę
Ši masė pageidautina matuoti gramais arba kilogramais metrinėje sistemoje.
Jei naudojate imperinę sistemą, atminkite, kad svaras iš tikrųjų yra ne masės, o jėgos vienetas. Imperijos sistemos masės vienetas yra svaro masė (lbm), kuri, veikiama žemės paviršiaus gravitacijos jėgos, pajus 32 svarų jėgą (lbf). Pavyzdžiui, jei žmogus sveria 160 svarų žemėje, jis iš tikrųjų jaučiasi 160 svarų, bet masė yra 5 svarai
Žingsnis 2. Žinokite pagreitį dėl Žemės traukos
Šis pagreitis yra pakankamai arti žemės, kad įveiktų oro pasipriešinimą, ir yra 9,8 metro per sekundę, arba 32 pėdos per sekundę.
Žingsnis 3. Apskaičiuokite gravitacijos trauką žemyn
Jėga, traukianti objektą žemyn, yra lygi objekto masei ir pagreičiui dėl gravitacijos, arba F = Ma. Šis skaičius, padaugintas iš dviejų, yra viršutinė galutinio greičio formulės pusė.
Imperinėje sistemoje ši jėga yra objekto lbf, skaičius, paprastai vadinamas svoriu. Tiksliau, masė lbm kartus 32 pėdos per sekundę kvadratu. Metrinėje sistemoje jėga yra masė gramais ir 9,8 metro per sekundę kvadratu
3 iš 3 metodas: nustatykite atsparumą
Žingsnis 1. Raskite terpės tankį
Žemės atmosferoje nukritusiam objektui jo tankis keisis priklausomai nuo aukščio ir oro temperatūros. Dėl to labai sunku apskaičiuoti krintančio objekto galutinį greitį, nes oro tankis pasikeis, kai objektas praras aukštį. Tačiau oro tankio įvertinimus galite rasti pakuočių knygose ir kitose nuorodose.
Apytikslis nurodymas - oro tankis jūros lygyje esant 15 ° C temperatūrai yra 1 225 kg/m3
2 žingsnis. Įvertinkite objekto atsparumo koeficientą
Šis skaičius pagrįstas objekto aerodinamiškumu. Deja, tai apskaičiuoti yra labai sudėtinga ir reikia atlikti tam tikrus mokslinius įvertinimus. Nemėginkite savarankiškai apskaičiuoti pasipriešinimo koeficiento be vėjo tunelių ir sudėtingos aerodinaminės matematikos pagalbos. Tačiau ieškokite įvertinimų, pagrįstų beveik identiškos formos objektais.
Žingsnis 3. Apskaičiuokite projektuojamą objekto plotą
Paskutinis kintamasis, kurį turite žinoti, yra objekto plotas, kuris patenka į terpę. Įsivaizduokite krintančio objekto siluetą, kuris matomas žiūrint tiesiai iš apačios. Forma, kuri projektuojama plokštumoje, yra projekcijos plotas. Vėlgi, tai sunku apskaičiuoti bet kuriam objektui, išskyrus paprastus geometrinius objektus.
Žingsnis 4. Raskite traukos jėgą prieš gravitacijos trauką žemyn
Jei žinote objekto greitį, bet nežinote jo tempimo, galite naudoti šią formulę, kad apskaičiuotumėte tempimo jėgą. Formulė yra (C*ρ*A*(v^2))/2.
Patarimai
- Laisvo kritimo metu faktinis terminalo greitis šiek tiek pasikeis. Gravitacija šiek tiek padidėja, kai objektas priartėja prie žemės centro, tačiau jo dydis yra nereikšmingas. Terpės tankis padidės, kai objektas gilinasi į terpę. Šis efektas bus labiau matomas. Parašiutininkas kritimo metu iš tikrųjų sulėtins greitį, nes mažėjant aukščiui atmosfera tampa tirštesnė.
- Be atviro parašiuto parašiutininkas atsitrenktų į žemę 210 km/h greičiu.
