Hoe terminalsnelheid te berekenen

Ever afvragen waarom skydivers uiteindelijk een maximale snelheid bereiken bij het vallen, hoewel de zwaartekracht in een vacuüm een ​​object zal veroorzaken om voortdurend te versnellen? Een vallend voorwerp zal een constante snelheid bereiken wanneer er een dwarsbalk is, zoals slepen van de lucht. De kracht die door de zwaartekracht in de buurt van een enorm lichaam is, is meestal constant, maar de krachten zoals luchtweerstand verhogen het sneller het vallende object. Indien toegestaan ​​om lang genoeg vrij te vallen, zal een vallend voorwerp een snelheid bereiken waarin de kracht van de slepen gelijk zal worden aan de zwaartekracht, en de twee zullen elkaar opzeggen, waardoor het object in diezelfde snelheid wordt geannels raakt de grond. Dit wordt terminalsnelheid genoemd.

Stappen

Methode 1 van 3:
Oplossen voor terminale snelheid
  1. Titel afbeelding Bereken terminal Velocity Stap 1
1. Gebruik de Terminal Velocity-formule, V = de vierkantswortel van ((2 * m * g) / (ρ * a * c)). Steek de volgende waarden in die formule om op te lossen voor V, Terminal Velocity.
  • m = massa van het vallende voorwerp
  • g = de versnelling als gevolg van de zwaartekracht. Op aarde is dit ongeveer 9.8 meter per seconde.
  • ρ = de dichtheid van de vloeistof het object valt door.
  • A = het geprojecteerde gebied van het object. Dit betekent het gebied van het object als u het projecteerde op een vlak dat loodrecht op de richting was dat het object in beweging is.
  • C = de sleepcoëfficiënt. Dit nummer is afhankelijk van de vorm van het object. Hoe meer stroomlijnde de vorm, hoe lager de coëfficiënt. Je kunt een aantal benaderende sleepcoëfficiënten opzoeken.
Methode 2 van 3:
Zoek de zwaartekracht
  1. Titel afbeelding Bereken terminal Velocity Stap 2
1. Zoek de massa van het vallende voorwerp. Dit moet worden gemeten in gram of kilogram, in het metrische systeem.
  • Als u het keizerlijke systeem gebruikt, onthoud dan dat Ponden niet eigenlijk een eenheid van massa is, maar van geweld. De massa-eenheid in het keizerstelsel is de pond-massa (LBM), die onder de zwaartekracht op het oppervlak van de aarde een kracht van 32 pondkracht (LBF) zou ervaren. Als een persoon bijvoorbeeld 160 pond op aarde weegt, voelt die persoon eigenlijk 160 lbf, maar hun massa is 5 lbm.
  • Titel afbeelding Bereken terminal Velocity Stap 3
    2. Ken de versnelling vanwege de zwaartekracht van de aarde. Dicht genoeg bij de aarde om luchtweerstand tegen te komen, is deze versnelling 9.8 meter per tweede vierkante of 32 voet per seconde vierkant.
  • Titel afbeelding Bereken terminalnelheid Stap 4
    3. Bereken de neerwaartse trekkracht van de zwaartekracht. De kracht waarmee het vallende object wordt ingetrokken, is gelijk aan de massa-tijdenversnelling van het object vanwege de zwaartekracht, of f = ma. Dit nummer, vermenigvuldigd met twee, gaat in de top van de aansluitsnelheidsformule.
  • In het keizerstelsel is dit de LBF van het object, het aantal dat gewoonlijk wordt genoemd. Het is beter de massa in LBM-tijden 32 voet per seconde squared. In het metrische systeem is de kracht de massa in gram-tijden 9.8 meter per seconde vierkant.
    • Methode 3 van 3:
    Bepaal de sleepkracht
    1. Titel afbeelding Bereken terminal Snelheid Stap 5
    1. Krijg de dichtheid van het medium. Voor een object dat door de atmosfeer van de aarde valt, gaat de dichtheid veranderen op basis van de hoogte en de temperatuur van de lucht. Dit maakt het berekenen van eindsnelheid van een vallende voorwerp bijzonder moeilijk, omdat de dichtheid van de lucht zal veranderen als het object de hoogte verliest. U kunt echter geschatte luchtdichtheden opzoeken in tekstboeken en andere referenties.
    • Als een ruwe gids is de dichtheid van lucht op zeeniveau wanneer de temperatuur 15 ° C is 1.225 kg / m3.
  • Titel afbeelding Bereken terminal Velocity Stap 6
    2. Schat de sleepcoëfficiënt van het object. Dit nummer is gebaseerd op hoe gestroomlijnd het object is. Helaas is het een zeer complex getal om te berekenen en betreft bepaalde wetenschappelijke aannames te doen. Probeer de sleepcoëfficiënt niet te berekenen zonder de hulp van een windtunnel en een serieuze aerodynamische wiskunde. Kijk in plaats daarvan een benadering op basis van een vergelijkbaar gevormd object.
  • Titel afbeelding Bereken terminal Velocity Stap 7
    3. Bereken het geprojecteerde gebied van het object. De laatste variabele die u moet weten, is het sectionaalgebied dat door het object aan het medium wordt gepresenteerd. Imaginethe silhouet van het vallende object zien wanneer u eraan opkijkt. Die vorm, geprojecteerd op een vliegtuig, is het geprojecteerde gebied. Nogmaals, dit is een moeilijke waarde om met alles behalve eenvoudige geometrische objecten te berekenen.
  • Titel afbeelding Bereken terminalnelheid Stap 8
    4. Zoek uit de sleepkracht die tegen de neerwaartse trekkracht van de zwaartekracht is. Als u de snelheid van het object kent, maar niet de sleepkracht, kunt u de formule gebruiken om de sleepkracht te berekenen. Dit is (c * ρ * a * (v ^ 2)) / 2.

    • Video

    Door deze service te gebruiken, kan sommige informatie worden gedeeld met YouTube.

    Tips

    Terminal Velocity zal daadwerkelijk enigszins veranderen tijdens de vrije val. De zwaartekracht stijgt licht als het object dichter bij het midden van de aarde komt, maar het bedrag is verwaarloosbaar. De dichtheid van het medium zal stijgen omdat het object dieper in het medium naar beneden gaat. Dit is een veel meer merkbaar effect. Een skydiver zal daadwerkelijk vertragen als de val verderop omdat de atmosfeer steeds dik wordt als hoogtedruppels.
  • Zonder een open parachute zou een Skydiver op ongeveer 130 mph op de grond slaan (210 km / h).
    • Deel in het sociale netwerk:
    Vergelijkbaar