Terminalhastighet är den maximala hastigheten som ett föremål kan nå när man faller genom en vätska (som luft eller vatten). Det handlar inte om hur snabbt något * kan * falla, utan snarare hastigheten * kommer * att nå på grund av balansen mellan två motsatta krafter:
1. Tyngdkraft: Detta drar objektet nedåt och accelererar det.
2. Dra: Detta motsätter sig objektets rörelse och ökar när hastigheten ökar.
Hur det fungerar:
* När ett objekt faller drar tyngdkraften ner det, vilket gör att det går snabbare.
* När det går snabbare ökar dragkraften från vätskan (luftmotståndet).
* Så småningom blir dragkraften lika med tyngdkraften.
* Vid denna tidpunkt är nettokraften på objektet noll och det slutar accelerera.
* Objektet fortsätter att falla med konstant hastighet, vilket är terminalhastigheten.
Kontrollerande terminalhastighet:
Du kan inte direkt styra terminalhastigheten, men du kan påverka den genom att ändra faktorer som påverkar drag:
* form: En strömlinjeformad form (som en kula) minskar drag, vilket resulterar i en högre terminalhastighet. En bred, platt form (som en fallskärm) ökar drag, vilket resulterar i en lägre terminalhastighet.
* Ytarea: En större ytarea ökar dragningen och minskar terminalhastigheten. Det är därför fallskärmar är så stora.
* massa: Ett tyngre föremål har en större gravitationskraft som drar ner den, men detta kompenseras av det ökade draget på grund av den ökade massan. I praktiken är effekten av massa på terminalhastigheten mindre signifikant än form- och ytarea.
* vätskans densitet: En tätare vätska (som vatten) skapar mer drag än en mindre tät vätska (som luft), vilket resulterar i en lägre terminalhastighet.
Varför det inträffar:
Terminalhastighet är en naturlig konsekvens av fysiken. Det är ett resultat av interaktionen mellan tyngdkraften, som drar föremål mot jorden och drag, som motsätter sig föremålens rörelse genom vätskor. Det är en grundläggande princip som hjälper till att förklara varför objekt faller i olika hastigheter och hur saker som fallskärmar fungerar.
Exempel:
* En fallskärmshoppare når en terminalhastighet på cirka 120 km/h (193 km/h) i ett fritt fall.
* En fjäder har en mycket lägre terminalhastighet än en sten på grund av dess större ytarea och lättare vikt.
* I vatten är terminalhastigheten mycket lägre än i luften eftersom vatten är mycket tätare.
Nyckel takeaway:
Terminalhastighet är ett kritiskt koncept för att förstå föremålens rörelse genom vätskor. Genom att kontrollera faktorer som form, ytarea och massa kan vi manipulera denna hastighet och säkerställa säker och kontrollerad rörelse.
