Как да намерим ограничение скорост

Никога не сте мислили защо парашутистите в крайна сметка достигат максималната максимална скорост, въпреки че силата на гравитацията във вакуум прави тялото постоянно да се ускорява? Падащото тяло достига до ограничаващата скорост, когато има някаква сила на задържане, като например въздушна устойчивост. Силата на гравитацията действа върху тялото с постоянна стойност, но силата на въздушната устойчивост се увеличава с увеличаване на скоростта на капка на тялото. Ако свободното падане продължава достатъчно дълго, скоростта на падане на тялото достига такава стойност, в която силата на съпротивата става равна на силата на гравитацията, и тези сили ще компенсират взаимно - в резултат на това, тялото ще продължи попадат в постоянна скорост, докато земята ще продължи. Такава скорост се нарича максимална скорост.

Стъпка

Метод 1 от 3:

Изчисляване на ограничителната скорост

един. Формула за намиране на скорост на лимита: V = квадратен корен ((2 * m * g) / (ρ * a * c)). Подгответе стойностите на променливите, за да намерите ограничителната скорост v.

m = тегло на падащо тяло.
g = ускорение на скоростта. На Земята е около 9,8 m / s2.
ρ = гъстота на течността, в която пада тялото.
A = зона за прожекция на тялото. Това е площта на тялото, перпендикулярна на посоката на тялото.
C = коефициент на предното стъкло. Това зависи от формата на тялото. По-опростената форма, толкова по-нисък е коефициентът.

Метод 2 от 3:

Изчисляване на гравитацията

един. Намерете много падащо тяло. В метричната система се измерва в грамове или килограми.

Изображение, озаглавено Изчислете скоростта на терминала стъпка 3

2. Посочете ускорението на свободното падане. На разстояние близо до земята, за съпротивление на въздуха, тази стойност е 9.8 m / s2.

Изображение, озаглавено изчисляване на скоростта на терминала стъпка 4

3. Изчислете гравитацията. Тя е равна на масата на тялото, умножено по ускоряване на свободното падане F = m * g.

Метод 3 от 3:

Определят силите на съпротивата

един. Намерете плътността на средата. За тялото, падащо през атмосферата на земята, плътността ще варира в зависимост от височината и температурата на въздуха. Това прави изчисляването на ограничаването на скоростта на свободното падане на тялото, особено трудно, тъй като плътността на въздуха се променя, тъй като тялото се приближава към земята. Можете обаче да намерите приблизителни стойности на плътността на въздуха в учебниците или в други източници.

Като насока, плътността на въздуха на морското равнище при температура 15 ° C е 1.225 kg / m3.

Изображение, озаглавено Изчислете скорост на терминала стъпка 6

2. Оценете коефициента на аеродинамична резистентност към тялото. Този номер зависи от тялото. За съжаление е много трудно за изчисляване на стойността, която включва приемането на някои научни предположения. Не се опитвайте да изчислите коефициента на аеродинамична съпротива без помощта на аеродинамична тръба и някои сложни аеродинамични изчисления. Вместо това вземете готовата стойност за тялото, форма, подобна на вашата.

Изображение, озаглавено Изчислете скоростта на терминала стъпка 7

3. Изчислете зоната за прожекция на обекта. Последната променлива, която трябва да намерите, е площта на напречното сечение. Представете си силуета на падащо тяло, гледайки го отгоре. Площта на този силует (прожекционна област), който се проектира в равнината и е необходимо да се намери. Отново е трудно да се изчисли стойността, с изключение на проста под формата на тела.

Изображение, озаглавено изчисли терминалната скорост стъпка 8

4. Намерете силата на съпротивата, която е обратното на силата на гравитацията. Ако знаете телесното ниво, силата на съпротивата е под формулата: (c * ρ * a * (v ^ 2)) / 2.

Съвети

Падането без парашут, човек удари земята със скорост приблизително 240 км / ч.
Ограничителната скорост всъщност се променя малко по време на свободното падане. Гравитацията се увеличава, когато тялото се приближава към земния център, но може да бъде пренебрегнат. Плътността на средата нараства с намаление на височината на есента. Това е много по-забележим ефект. Парашут, доколкото действително ще се забави, тъй като плътността на атмосферата се увеличава значително с намаление на разстоянието до Земята.