Terminalhastighet är den ständiga hastigheten som ett fritt fallande föremål så småningom når när luftmotståndskraften är lika med tyngdkraften. Här är en uppdelning:
Nyckelkoncept:
* Gratis fall: Ett föremål som faller enbart under påverkan av tyngdkraften, utan andra krafter som agerar på det.
* Luftmotstånd: Kraften som motsätter sig rörelsen hos ett föremål genom luften. Det ökar med objektets hastighet och dess ytarea.
* tyngdkraft: Kraften som drar föremål mot jordens centrum.
Hur terminalhastighet fungerar:
1. Inledande fall: När ett objekt börjar falla är tyngdkraften den dominerande kraften, vilket får den att accelerera nedåt.
2. Ökande luftmotstånd: När objektet faller snabbare ökar luftmotståndet.
3. Balans: Så småningom blir luftmotståndskraften lika i storleken till tyngdkraften.
4. konstant hastighet: Vid denna tidpunkt är nettokraften på objektet noll och det slutar accelerera. Objektet fortsätter att falla med en konstant hastighet, som kallas terminalhastighet.
Faktorer som påverkar terminalhastigheten:
* massa: Tyngre föremål har en större gravitationskraft som verkar på dem, men de behöver också en högre hastighet för att generera tillräckligt med luftmotstånd för att balansera den.
* Ytarea: Föremål med större ytområden upplever mer luftmotstånd. En fallskärm har till exempel en stor ytarea för att bromsa nedstigningen.
* form: Formen på ett objekt påverkar hur mycket luftmotstånd det möter. Ett strömlinjeformat föremål, som en pil, har mindre luftmotstånd än ett platt föremål.
* densiteten hos mediet: Ju tätare luften (eller vätskan) föremålet faller igenom, desto högre luftmotstånd och desto lägre terminalhastighet.
Viktiga överväganden:
* Terminalhastighet är inte ett fast värde för ett visst objekt. Det beror på de faktorer som nämns ovan.
* I ett vakuum finns det inget luftmotstånd, så ett objekt skulle fortsätta att accelerera på obestämd tid.
* Terminalhastighet är ett viktigt koncept inom fallskärmshoppning, fallskärmshoppning och andra aktiviteter som involverar fritt fall.
Beräkning av terminalhastighet:
Den exakta beräkningen av terminalhastigheten är komplex och involverar olika faktorer. En förenklad formel kan dock användas:
vt =√ (2 mg / ρaCD)
Där:
* VT är terminalhastighet
* m är objektets massa
* g är accelerationen på grund av allvar
* ρ är vätskans densitet (luft)
* A är det projicerade området för objektet
* CD är dragkoefficienten
Sammanfattningsvis:
Terminalhastighet är ett viktigt begrepp för att förstå rörelsen hos fallande föremål. Det är den ständiga hastigheten som uppnås när krafterna för tyngdkraft och luftmotståndsbalans, vilket förhindrar ytterligare acceleration.
