Jak vypočítat koncovou rychlost

Zajímalo vás někdy, proč parašutisté nakonec při pádu dosáhnou maximální rychlosti, přestože gravitační síla ve vakuu způsobí, že se předmět bude neustále zrychlovat? Padající předmět dosáhne konstantní rychlosti, když na něj působí omezující síla, například tažení ze vzduchu. Síla působící gravitací v blízkosti masivního tělesa je většinou konstantní, ale síly jako odpor vzduchu se zvyšují, čím rychleji padající předmět jde. Je -li mu umožněn volný pád dostatečně dlouho, padající předmět dosáhne rychlosti, kde se síla vlečení bude rovnat gravitační síle, a oba se navzájem vyruší, což způsobí, že předmět padá stejnou rychlostí, dokud dopadne na zem Tomu se říká koncová rychlost.

Kroky

Metoda 1 ze 3: Řešení pro koncovou rychlost

1. 1 Použijte vzorec konečné rychlosti, v = druhá odmocnina z ((2*m*g)/(ρ*A*C)). Do tohoto vzorce zapojte následující hodnoty, abyste vyřešili v, koncovou rychlost.
   • m = hmotnost padajícího předmětu
   • g = gravitační zrychlení. Na Zemi je to přibližně 9,8 metru za sekundu.
   • ρ = hustota tekutiny, kterou předmět propadá.
   • A = předpokládaná plocha objektu. To znamená oblast objektu, pokud jste jej promítli do roviny, která byla kolmá na směr, kterým se objekt pohybuje.
   • C = součinitel odporu. Toto číslo závisí na tvaru předmětu. Čím efektivnější je tvar, tím nižší je koeficient. Můžete vyhledat nějaké přibližné koeficienty odporu.
   reklama

Metoda 2 ze 3: Najděte gravitační sílu

1. 1 Najděte hmotnost padajícího předmětu. To by mělo být měřeno v gramech nebo kilogramech v metrickém systému.
   • Pokud používáte imperiální systém, pamatujte, že libry nejsou ve skutečnosti jednotkou hmotnosti, ale síly. Jednotkou hmotnosti v imperiálním systému je hmotnost libry (lbm), která při gravitační síle na povrchu Země zažije sílu 32 liber (lbf). Pokud například člověk váží na Zemi 160 liber, ve skutečnosti se cítí 160 lbf, ale jeho hmotnost je 5 lbm.
2. 2 Znát zrychlení způsobené gravitací Země. Toto zrychlení je dostatečně blízko Zemi, aby se setkalo s odporem vzduchu, je 9,8 metru za sekundu na druhou nebo 32 stop za sekundu na druhou.
3. 3 Vypočítejte gravitační tah směrem dolů. Síla, s níž je padající předmět stažen dolů, se rovná hmotnosti objektu krát zrychlení v důsledku gravitace nebo F = MA. Toto číslo, vynásobené dvěma, se nachází v horní části vzorce konečné rychlosti.
   • V imperiálním systému je to lbf objektu, číslo, kterému se běžně říká váha. Přesněji jde o hmotnost v lbm krát 32 stop za sekundu na druhou. V metrickém systému je síla hmotností v gramech krát 9,8 metru za sekundu na druhou.
   reklama

Metoda 3 ze 3: Určete tažnou sílu

1. 1 Získejte hustotu média. U předmětu padajícího zemskou atmosférou se hustota změní v závislosti na nadmořské výšce a teplotě vzduchu. To činí výpočet koncové rychlosti padajícího předmětu obzvláště obtížným, protože hustota vzduchu se mění, jak objekt ztrácí nadmořskou výšku. Přibližné hustoty vzduchu si však můžete vyhledat v učebnicích a dalších referencích.
   • Jako hrubý průvodce je hustota vzduchu na úrovni hladiny moře při teplotě 15 ° C 1,225 kg/m3.
2. 2 Odhadněte součinitel odporu objektu. Toto číslo je založeno na tom, jak efektivní je objekt. Bohužel je to velmi složité číslo pro výpočet a zahrnuje vytvoření určitých vědeckých předpokladů. Nepokoušejte se sami vypočítat koeficient odporu bez pomoci aerodynamického tunelu a nějaké seriózní aerodynamické matematiky. Místo toho vyhledejte aproximaci na základě podobně tvarovaného objektu.
3. 3 Vypočítejte předpokládanou plochu objektu. Poslední proměnnou, kterou potřebujete vědět, je oblast řezu, kterou objekt prezentuje médiu. Představte si siluetu padajícího předmětu, která vidí při pohledu vzhůru přímo pod něj. Tento tvar, promítaný do roviny, je promítnutá oblast. Opět jde o obtížně vypočítatelnou hodnotu pomocí čehokoli jiného než jednoduchých geometrických objektů.
4. 4 Zjistěte tažnou sílu, která je proti gravitačnímu tahu směrem dolů. Pokud znáte rychlost objektu, ale ne tažnou sílu, můžete pro výpočet tažné síly použít vzorec. Toto je (C*ρ*A*(v^2))/2. reklama

Komunitní otázky a odpovědi

Vyhledávání Přidat novou otázku

• Otázka Pokud pokles volně klesá s koncovou rychlostí, co se pak stane? Bude i nadále klesat touto rychlostí bez zrychlování, dokud na něco nenarazí.
• Otázka Co je base jumping? B.A.S.E je zkratka pro Building, Antennas, Spans a Earth. BASE jumping je extrémní sport, ve kterém seskočíte z těchto různých forem a nasadíte malý padák.
• Otázka Jaká je rychlost terminálu? Ben Halford Záleží na hmotnosti, tvaru a hustotě vzduchu. Proto máte způsob, jak to vypočítat, protože to není konstanta.
• Otázka Jak zjistím koncovou rychlost pouze s poloměrem a hmotností? Nemůžeš. K vyřešení rovnice potřebujete více informací.
• Otázka Je koncová rychlost v prostoru stejná jako rychlost světla? Matt Pattok Cokoli s hmotou vyžaduje k dosažení rychlosti světla nekonečnou sílu, takže ani ve vakuu není možné dosáhnout rychlosti světla. To je opravdu komplikované, protože světlo se skládá z fotonů, což jsou bezhmotné částice. Kvůli tomuto zákonu by koncová rychlost ve vakuu byla 99,999 ...% rychlosti světla. Podle Einsteinovy ​​teorie speciální relativity to také způsobuje cestování časem do budoucnosti, protože přiblížení rychlosti světla zpomaluje čas. Pokud byste mohli cestovat rychleji než světlo, koncová rychlost by zcela neexistovala (stále byste zrychlovali). V podstatě je koncová rychlost ve vesmíru jen nekonečně malá o něco pomalejší než světlo.
• Otázka Jaká je změna hybnosti automobilu o hmotnosti 950 kg, který cestuje ze 40 m/s na 31 m/s? Hybnost (kgm/s) se rovná hmotnosti (kg) krát rychlost (m/s). 950kg * 40m/s = 38000kgm/s 950kg * 31m/s = 29450kgm/s 29450kgm/s - 38000kgm/s = -8550kgm/s
• Otázka Jaká je vzdálenost potřebná k tomu, aby volně padající 100 kg hmota dosáhla TV? Podle definice volného pádu neexistuje odpor vzduchu. Protože je dosažena koncová rychlost, když je síla odporu vzduchu = gravitační síla, je tato otázka trikovou otázkou.
• Otázka Jak mohu určit koncovou rychlost plovoucího předmětu jako malý člun? Koncová rychlost označuje rovnovážnou rychlost, když objekt prochází médiem. Člun nemá žádnou rychlost vzhledem k nejdůležitějšímu médiu, k vodě. Pokud by se loď potápěla, mohla by získat koncovou rychlost, v takovém případě platí výše uvedená diskuse.
• Otázka Jak vypočítám rychlost, kterou parašutista klesá po dosažení koncové rychlosti pomocí času po dosažení koncové rychlosti a vzdálenosti klesající po dosažení koncové rychlosti? Pokud parašutista dosáhl televize, pak již nezrychluje dolů. Pokud znáte čas, který spadl od dosažení televize, a vzdálenost klesla, pak jeho TV = vzdálenost/čas. To je způsobeno skutečností, že složka zrychlení je nulová (kvůli tomu, že je na koncové rychlosti).
• Otázka Pokud na předmět dopadá koncová rychlost a na objekt je aplikována vnější síla ve stejném směru jako směr pádu, bylo by dosaženo nové koncové rychlosti? Přidali byste hmotu a případně změnili odpor. Budete muset přepočítat účetnictví pro jiný „objekt“. Je možné, že sekundární objekt byl ovlivněn nižší hustotou vzduchu v důsledku probuzení prvního objektu. Je také možné, že se tažení drasticky mění, protože proudění vzduchu mezi dvěma objekty je velmi komplikované. Podívejte se, jak aerodynamika jako F1 musí počítat s víry. Při nárazu určitě dojde k určitému přenosu energie, ale přesto by se vrátil do své televize, protože je ve vzduchu dostatek času.

Zobrazit více odpovědí Nezodpovězené otázky

• Můžeme vypočítat koncovou rychlost, pokud je dána hodnota délky, hmotnosti, odporu a hustoty toku? Odpovědět
• Co když mám pouze čas, hmotnost a vzdálenost, žádnou hustotu ve vodě nebo oblasti nebo tažnou sílu? Odpovědět
• Četl jsem, že cementové a ocelové „bomby“, které armáda používá při výcviku, způsobují při jejich sestupu zvukový třesk. Může padající předmět prolomit zvukovou bariéru? Odpovědět
• Jak vypočítám výslednou sílu na potápěče, když je jeho rychlost 5,5 m / s? Odpovědět
• Existují různé koncové rychlosti? Odpovědět

Zobrazit více nezodpovězených otázek Položit otázku Zbývá 200 znaků Zadejte svoji e -mailovou adresu, abyste dostali zprávu, když bude tato otázka zodpovězena. Předložit
reklama

Video . Při používání této služby mohou být některé informace sdíleny s YouTube.

Tipy

• Koncová rychlost se ve skutečnosti během volného pádu mírně změní. Gravitace mírně stoupá, když se objekt přibližuje ke středu Země, ale jeho množství je zanedbatelné. Hustota média vzroste, když se předmět dostane hlouběji do média. To je mnohem znatelnější efekt. Parašutista ve skutečnosti zpomalí, jak podzim pokračuje, protože atmosféra klesá s klesající nadmořskou výškou.
• Bez otevřeného padáku by parašutista dopadl na zem rychlostí asi 210 km/h.

reklama