תוֹכֶן

• צעדים
• טיפים

חשבת פעם מדוע צניחה חופשית להגיע למהירות מרבית בעת נפילה, גם אם כוח הכבידה בוואקום גורם להאצה רציפה של אובייקט המדובר? אובייקט נופל יגיע למהירות קבועה כאשר יש כוח מגביל, כמו חיכוך אוויר. הכוח שמופעל על ידי כוח הכבידה קרוב לגוף מסיבי הוא קבוע ברובו, אך כוחות כמו התנגדות אוויר יגדלו במהירות עם האצת האובייקט. אם יורשה לו להיות בנפילה חופשית מספיק זמן, חפץ נופל יגיע למהירות שכוח הגרירה יהפוך לשווה לכוח הכובד ושניהם יבטלו זה את זה ויגרמו לאובייקט ליפול באותה מהירות עד שהוא יגיע הקרקע. זה נקרא "מהירות מסוף".

צעדים

שיטה 1 מתוך 3: שיטה 1 מתוך 3: פתרון מהירות המסוף

1. 

   
   
   השתמש בנוסחה למהירות הסופית, v = √. הזן את הערכים הבאים בנוסחה כדי למצוא v, או את מהירות המסוף.
   • m = מסת האובייקט הנופל
   • g = תאוצה עקב כוח המשיכה (כ 9.8 מ / ש בכדור הארץ)
   • ρ = צפיפות הנוזל בו האובייקט נופל
   • A = שטח מוקרן של האובייקט (המשמעות היא שאזור האובייקט הוקרן על מישור הניצב לכיוון התנועה של האובייקט)
   • C = מקדם חיכוך (מספר זה תלוי באובייקט, מכיוון שככל שהאובייקט צר וחלק יותר, כך פחות החיכוך)

שיטה 2 מתוך 3: שיטה 2 מתוך 3: מצא את כוח הכבידה

1. 

   
   
   מצא את המסה של האובייקט הנופל. יש למדוד אותו בגרמים או קילוגרמים, במערכת המטרית.
   • יחידת המסה במערכת המטרית היא כוח הקילוגרם (ק"ג).

2. 

   דע את התאוצה בגלל כוח המשיכה של כדור הארץ. בהיותם קרובים מספיק לכדור הארץ כדי למצוא עמידות באוויר, תאוצה זו היא 9.8 מ 'לשנייה.

3. 

   
   
   חשב את כוח הכבידה כלפי מטה. הכוח שבו מושך האובייקט הנופל למטה שווה למסה כפול התאוצה בגלל כוח הכבידה, או F = אמא. המספר הזה, כפול שניים, יגיע לראש נוסחת המהירות הסופית.
   • במערכת המטרית הכוח מיוצג על ידי מסה בגרמים כ- 9.8 מ 'לשנייה.

שיטה 3 מתוך 3: שיטה 3 מתוך 3: קבע את כוח החיכוך

1. 

   השג את צפיפות המדיום. עבור אובייקט הנופל באטמוספירה של כדור הארץ, הצפיפות תשתנה בהתאם לגובה וטמפרטורת האוויר. זה מקשה במיוחד על חישוב מהירות הסוף של אובייקט נופל, מכיוון שצפיפות האוויר תשתנה ככל שהאובייקט מאבד גובה. עם זאת, ניתן לחפש צפיפות אוויר משוערת בספרי הלימוד או בחומרי עזר אחרים.
   • באופן גס, צפיפות האוויר בגובה פני הים בטמפרטורה של 15 מעלות צלזיוס היא 1,225 ק"ג / מ"ר.

2. 

   העריך את מקדם החיכוך של האובייקט. מספר זה מבוסס על מידת הדקיקה של האובייקט. למרבה הצער, זהו מספר מורכב מכדי להיות מחשב, והוא יכלול תנאים מדעיים מסוימים. אל תנסו לחשב לבד את מקדם החיכוך ללא עזרת מנהרת רוח והרבה מתמטיקה אווירודינמית. לחלופין, חפש קירוב המבוסס על אובייקט באופן דומה.

3. 

   חשב את השטח המוקרן של האובייקט. המשתנה האחרון שעליך להכיר הוא שטח החתך שמוצג על ידי האובייקט באמצע. דמיין את צללית האובייקט נופלת ממבט עליון ונמצאת מתחתיה. צורה זו, המוקרנת במטוס, היא השטח המוקרן. שוב, זהו ערך קשה לחשב עם עצמים גיאומטריים פשוטים בלבד.

4. 

   גלה את כוח החיכוך הפוך לכוח הכבידה כלפי מטה. אם אתה יודע מהירות האובייקט, אך לא את כוח החיכוך, תוכל להשתמש בנוסחה כדי לחשב את כוח החיכוך, כלומר /2.

טיפים

• ללא מצנח פתוח, א צניחה חופשית להגיע לקרקע בכ -210 קמ"ש.
• מהירות המסוף תשונה מעט במהלך הנפילה החופשית. כוח המשיכה עולה מעט ככל שהאובייקט מתקרב למרכז כדור הארץ, אך הכמות זניחה. צפיפות המדיום תגדל ככל שהאובייקט נכנס עמוק יותר למדיום, וזה אפקט הרבה יותר מורגש. אחד צניחה חופשית, למעשה, הוא יאט במהלך הנפילה, כאשר האטמוספירה תהיה עבה כל הזמן עם ירידת הגובה.