Ett föremål rör sig med sin terminal hastighet om dess hastighet är konstant på grund av den återhållande kraften, t.ex. dra.
Ett objekt som släpps falla fritt på grund av tyngdkraften genom ett gasformigt eller ett flytande medium kallas att vara i fritt fall. Gravity är en konstant kraft, som orsakar den fria fallande föremål att accelerera när den faller. Det finns andra krafter som arbetar för att bromsa objektet nedåt, såsom dra fram av mediet för att motstå rörelse av ett objekt genom mediet. Gravity kommer först övermanna dra och få föremålet att börja falla. Emellertid är gravitation en konstant medan dra ökar med hastigheten på föremål som rör sig genom den. Om de tillåts fritt fall tillräckligt länge, kommer objektet att nå en hastighet som gravitationskraften är exakt uppvägs av den kraft dra. Den fallande föremål kommer att bibehålla den hastigheten, som kallas terminal hastighet, genom återstoden av fritt fall. Använd dessa tips för att beräkna sluthastighet.
Steg
Hitta gravitationskraften
- 1Förstå dina enheter. De flesta människor tänker på massa som uttrycks i antingen pounds eller gram, men det är inte sant. Medan gram är enheten för massa i det metriska systemet, är pundet i det brittiska systemet faktiskt en kraft. Enheten för massa i det brittiska systemet är att pundet-massa (LBM), som under gravitationskraften på jordytan skulle uppleva en kraft av 32 pund-force (lbf). Till exempel, om en person sägs väga 160 pounds på jorden, är den personen mår faktiskt 160 lbf, men deras massa är 5 LBM.
- 2Vet accelerationen på grund av gravitationen på jorden. Denna acceleration är 9,8 meter per sekund i kvadrat, eller 32 meter per sekund i kvadrat.
- 3Beräkna den nedåtriktade gravitationskraften. Kraften med vilken den fallande objektet dras ned är kraft (F) är lika med massa (M) gånger acceleration (A), eller F = MA. I det brittiska systemet, är detta lbf av objektet, numret som brukar kallas vikt. Det är mer korrekt massan i LBM gånger 32 meter per sekund i kvadrat. I det metriska systemet, är den kraft som massan i gram gånger 9,8 meter per sekund i kvadrat.
Bestäm släpkraft
- 1Hitta de värden som behövs för att beräkna drag. Få densiteten hos mediet. Detta kan hittas i många fysik läroböcker och presentationer. Bestäm tvärsnittsarean för det objekt som presenteras för mediet. Detta måste finnas i allt vad text eller presentation tar formen av objektet i fråga. Enligt samma källor ska presentera luftmotståndskoefficient på objektet. Detta är ett komplext tal att beräkna, och innebär också vetenskapliga antaganden. Försök inte att beräkna luftmotståndet själv.
- 2Räkna ut dragkraften som motsätter den nedåtgående gravitationskraften. Dragkraften är (dra koefficient av objektet (C) gånger densiteten av mediet (r) ggr tvärsnittsarean presenteras av objektet till mediet (Acs) gånger kvadraten av hastigheten (v) för objektet) dividerat med två. Därför motsvarar dragkraften 1/2 gånger C gånger r gånger Acs gånger v kvadrat.
Lös för sluthastighet
- 1Sluthastighet är nådd när de gravitationella och dra krafter är lika. Därför MA = (C XRX Acs xv kvadrat) / 2. Lösa för sluthastighet ger sluthastighet som kvadratroten av (2 x MA) / (C XRX Acs).
Tips
- Sluthastighet kommer faktiskt ändra något under fritt fall. Gravity går upp något som föremål kommer närmare jordens centrum, men mängden är försumbar. Densitet av mediet kommer att stiga när föremålet får ner djupare i mediet. Detta är en mycket mer märkbar effekt. En fallskärmshoppare kommer faktiskt bromsa som nedgången fortsätter eftersom atmosfären blir alltmer tjock som höjd förloras av fallande föremål. Utan en öppen fallskärm skulle marken att slås av en fallskärmshoppare färdas i ca 130 miles per timme.