gtemata.com

Cum se calculează viteza terminalelor

Te-ai intrebat vreodata de ce parașutiștii ajung la o viteză maximă în momentul în care cad, chiar dacă forța de gravitație a unui fluid cauzează un obiect să se accelereze continuu? Un obiect care se încadrează va atinge o viteză constantă, atunci când există o forță de susținere, cum ar fi rezistența la aer. Forța exercitată de gravitație în apropierea unui corp masiv este în mare parte constantă, dar forțele precum rezistența la aer cresc mai repede când obiectul cade. Dacă este în cădere liberă de timp suficient, un obiect care se încadrează va ajunge la o viteză astfel încât forța de tragere va deveni egală cu cea a gravitației, anulat reciproc și fixarea obiectului la o viteză constantă până când a lovit la sol. Aceasta se numește viteza terminalelor

.

paşi

Metoda 1

Calculați viteza terminalelor
1
Utilizați formula de viteză terminală, v = rădăcina pătrată a ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Introduceți următoarele valori în formula pentru a găsi v, viteza terminalului.
  • m = masa obiectului care se încadrează
  • g = accelerația datorată gravitației. Pe pământ, aceasta este de aproximativ 9,8 metri pe pătrat secundar.
  • ρ = densitatea fluidului prin care obiectul se încadrează.
  • A = suprafața secțiunii obiectului ortogonal față de direcția de mișcare.
  • C = coeficientul de rezistență aerodinamic. Acest număr depinde de forma obiectului. Cu cât este mai subțire forma, cu atât este mai mică coeficientul. Puteți căuta aici câțiva coeficienți aproximați.

Metoda 2

Găsiți forța gravității
1
Găsiți masa obiectului care se încadrează. Acest lucru trebuie măsurat în grame sau kilograme, în sistemul metric.
  • Dacă folosiți sistemul imperial, amintiți-vă că lira nu este de fapt o unitate de masă, ci de forță. Masa unității în sistemul imperial este lira-masa (LBM), și anume acea masă, care, sub acțiunea forței gravitaționale de pe suprafața pământului, ar suferi o forță de 32 pound-force (lbf). De exemplu, dacă o persoană cântărește 160 de kilograme pe pământ, acea persoană simte de fapt o forță de 160 de lbf, dar masa lui este de 5 lbm.
  • 2
    Învață să cunoști accelerarea gravitației Pământului. Aproape suficient de aproape de sol pentru a face față rezistenței la aer, această accelerație este de 9,8 metri pe secundă sau 32 de picioare pe secundă.
  • 3
    Calculați gravitatea în jos. Forța cu care cade obiectul este egală cu masa obiectului de accelerare datorată gravitației: F = m * g. Acest număr, înmulțit cu două, ajunge la partea superioară a formulei vitezei terminale.
  • În sistemul britanic britanic, aceasta este forța de pound a obiectului, numărul numit în mod obișnuit "greutate". Mai exact, este masa în lbm pentru 32 picioare pe secundă. În sistemul metric, forța este masa în grame cu 9,8 metri pe secundă.

    • Metoda 3

    Determinați forța de tragere
    1


    Găsiți densitatea vehiculului. Pentru un obiect care cade in atmosfera Pamantului, densitatea variaza in functie de altitudine si temperatura aerului. Acest lucru face deosebit de dificilă calcularea vitezei terminale a unui obiect care cade, deoarece modifică densitatea aerului cu pierderea altitudinii obiectului. Cu toate acestea, este posibil să căutați densitatea aproximativă a aerului în manuale și alte referințe.
    • Ca un ghid dur, știți că densitatea aerului la nivelul mării atunci când temperatura este de 15 ° C este de 1.225 kg / m3.
  • 2
    Efectuați o estimare a coeficientului de rezistență al obiectului. Acest număr se bazează pe modul în care este similar obiectului. Din păcate, este un număr foarte complex pentru a calcula și implică anumite ipoteze științifice. Nu încercați să calculați singur coeficientul de rezistență fără ajutorul unui tunel vânt. Veți avea nevoie, de asemenea, să cunoașteți matematica care poate descrie și studia aerodinamica. În schimb, căutați o aproximare bazată pe un obiect de formă similară.
  • 3
    Calculați suprafața ortogonală a obiectului. Ultima variabilă pe care trebuie să o cunoașteți este aria secțiunii pe care obiectul o prezintă mediului. Imaginați-vă forma obiectului care cade atunci când îl priviți direct de jos. Această formă, proiectată pe un avion, este suprafața ortogonalizată. Din nou, este o valoare dificil de calculat cu obiecte geometrice complexe, departe de a fi simple.
  • 4
    Imaginați-vă rezistența care se opune forței de gravitație îndreptată în jos. Dacă cunoașteți viteza obiectului, dar nu forța de tracțiune, puteți utiliza formula pentru a calcula ultima. Este valabil: C * ρ * A * (v ^ 2) / 2.

    • Sfaturi

    • Viteza terminalului se schimbă ușor în timpul caderii în cădere. Gravitatea crește foarte puțin atunci când obiectul se apropie de centrul pământului, dar cantitatea este neglijabilă. Densitatea mediului va crește proporțional cu coborârea obiectului în fluid. Acesta este un efect mult mai evident. Un parașutist va fi de fapt încetinit în timp ce căderea va progresa, deoarece atmosfera devine mai groasă pe măsură ce altitudinea scade.
    • Fără un parașut deschis, un parașutist ar trebui să cadă la sol cu ​​o viteză de aproximativ 130 de mile pe oră.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit