Vai esat kādreiz domājuši, kāpēc izpletņlēcēji, nokrītot, galu galā sasniedz pilnu ātrumu, kad gravitācijas spēks vakuumā liks objektiem vienmērīgi paātrināties? Krītošs priekšmets sasniegs nemainīgu ātrumu, ja ir pretestības spēks, piemēram, gaisa pretestība. Smaguma spēks pie liela ķermeņa parasti ir nemainīgs, bet spēki, piemēram, gaisa pretestība, straujāk palielinās, krītot objektam. Ja krustojošajam objektam ļaus brīvi nokrist pietiekami ilgi, tas sasniegs ātrumu, kurā berzes spēks kļūs vienāds ar gravitācijas spēku, un abi atcels viens otru, izraisot objekta krišanu ar tādu pašu ātrumu, līdz tas sasniegs zeme. Šo ātrumu sauc par gala ātrumu.
Solis
1. metode no 3: termināļa ātruma atrašana
1. solis. Izmantojiet termināla ātruma formulu, v = kvadrātsakne no ((2*m*g)/(ρ*A*C))
Pievienojiet formulā šādas vērtības, lai atrastu v, termināļa ātrumu.
- m = krītoša objekta masa
- g = paātrinājums gravitācijas ietekmē. Uz Zemes šis paātrinājums ir aptuveni 9,8 metri sekundē.
- = šķidruma blīvums, caur kuru iet krītošais priekšmets.
- A = objekta prognozētais laukums. Tas nozīmē objekta laukumu, ja to projicējat uz plakni, kas ir perpendikulāra objekta kustības virzienam.
- C = pretestības koeficients. Šis skaitlis ir atkarīgs no objekta formas. Jo aerodinamiskāks objekts, jo mazāks koeficients. Šeit varat atrast aptuvenus pretestības koeficientus.
2. metode no 3: atrodiet gravitācijas spēku
Solis 1. Atrodiet krītošā objekta masu
Šo masu vēlams mērīt gramos vai kilogramos metriskajā sistēmā.
Ja izmantojat impērisko sistēmu, atcerieties, ka mārciņa patiesībā nav masas, bet gan spēka vienība. Masas vienība impērijas sistēmā ir mārciņas masa (lbm), kas zemes virsmas gravitācijas spēka ietekmē jutīs 32 mārciņu spēku (lbf). Piemēram, ja cilvēks sver 160 mārciņas uz zemes, šī persona patiesībā jūtas 160 mārciņas, bet masa ir 5 mārciņas
2. Zināt paātrinājumu Zemes gravitācijas dēļ
Šis paātrinājums ir pietiekami tuvu zemei, lai pārvarētu gaisa pretestību, un tas ir 9,8 metri sekundē vai 32 pēdas sekundē.
Solis 3. Aprēķiniet lejupvērsto gravitācijas spēku
Spēks, kas velk objektu uz leju, ir vienāds ar objekta masu, kas reizināta ar gravitācijas izraisīto paātrinājumu, vai F = Ma. Šis skaitlis, reizināts ar diviem, ir gala ātruma formulas augšējā puse.
Imperiālajā sistēmā šis spēks ir objekta lbf, skaitlis, ko parasti sauc par svaru. Precīzāk, masa lbm reizēs ir 32 pēdas sekundē kvadrātā. Metriskajā sistēmā spēks ir masa gramos un 9,8 metri sekundē kvadrātā
3. metode no 3: Nosakiet pretestību
Solis 1. Atrodiet barotnes blīvumu
Objektam, kas nokrīt Zemes atmosfērā, tā blīvums mainīsies atkarībā no augstuma un gaisa temperatūras. Tas apgrūtina krītoša objekta gala ātruma aprēķināšanu, jo gaisa blīvums mainīsies, objektam zaudējot augstumu. Tomēr gaisa blīvuma aprēķinus varat meklēt iepakojumu grāmatās un citās atsaucēs.
Aptuveni norādot, gaisa blīvums jūras līmenī pie 15 ° C ir 1225 kg/m3
2. solis. Novērtējiet objekta pretestības koeficientu
Šis skaitlis ir balstīts uz objekta aerodinamisko stāvokli. Diemžēl to ir ļoti sarežģīti aprēķināt, un tas ietver noteiktu zinātnisku aprēķinu veikšanu. Nemēģiniet patstāvīgi aprēķināt pretestības koeficientu bez vēja tuneļu un sarežģītas aerodinamiskās matemātikas palīdzības. Tomēr meklējiet aprēķinus, pamatojoties uz objektiem, kuru forma ir gandrīz identiska.
Solis 3. Aprēķiniet objekta prognozēto laukumu
Pēdējais mainīgais, kas jums jāzina, ir objekta laukums, kas nonāk vidē. Iedomājieties krītoša objekta siluetu, kas redzams, skatoties tieši no objekta apakšas. Forma, kas tiek projicēta uz plaknes, ir izvirzījuma laukums. Atkal šī ir grūti aprēķināma vērtība jebkuram objektam, izņemot vienkāršus ģeometriskus objektus.
4. solis. Atrodiet vilkšanas spēku pret lejup vērsto gravitācijas spēku
Ja jūs zināt objekta ātrumu, bet nezināt tā vilkšanu, varat izmantot šo formulu, lai aprēķinātu vilkšanas spēku. Formula ir (C*ρ*A*(v^2))/2.
Padomi
- Faktiskais termināļa ātrums brīvā kritiena laikā nedaudz mainīsies. Gravitācija nedaudz palielinās, objektam tuvojoties zemes centram, taču tā lielums ir niecīgs. Barotnes blīvums palielināsies, jo objekts kļūst dziļāks vidē. Šis efekts būs redzamāks. Izpletņlēcējs kritiena laikā faktiski palēnināsies, jo, pazeminoties augstumam, atmosfēra kļūst biezāka.
- Bez izpletņa izpletņlēcējs trāpītu zemē ar ātrumu 210 jūdzes stundā (210 km/h).
