Como calcular a velocidade terminal

3 Métodos:Calcule a velocidade terminalEncontrar a força gravitacionalDeterminar a força de arrasto

Você já se perguntou por que você pára-quedistas atingir uma velocidade máxima de entrar em queda livre quando se sabe que a força da gravidade faz com que um objeto em queda livre acelerar continuamente? Um objecto em queda irá chegar a uma velocidade constante, quando há uma força limitante, como a causada pela resistência do ar. A força aplicada pela gravidade é constante, mas as forças, tais como a resistência do ar aumenta mais rapidamente o objecto viaja. Se você tem permissão para cair por muito tempo, um objeto em queda livre alcançar uma velocidade onde a força de resistência torna-se igual à força da gravidade, e os dois serão canceladas, fazendo com que o objeto cair na mesma velocidade até atingir ao solo. Isto é chamado de velocidade terminal.

método 1Calcule a velocidade terminal

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Usando a fórmula para a velocidade terminal, v = raiz quadrada de ((2 * m * G) / (ρ * A * C)). Substituído com os seguintes valores na fórmula para resolver v, a velocidade terminal.

• m = massa do objeto em queda.
• g = aceleração causada pela gravidade. Na Terra, isso é cerca de 9,8 metros por segundo ao quadrado.
• ρ = densidade do fluido através do qual o objecto cai.
• A = a área projetada do objeto. Esta é a área do objecto se projectar num plano perpendicular à direcção em que se desloca o objecto plano.
• C = o coeficiente de arrasto. Este número depende da forma do objecto. A forma mais aerodinâmico é, quanto menor for o coeficiente. Você pode pesquisar na Internet alguns coeficientes aproximados. Para mais informações, consulte este link.

método 2Encontrar a força gravitacional

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Encontre a massa do objeto em queda. Isto deve ser medido em gramas ou quilogramas, no sistema métrico.

• Se você usar o sistema imperial, lembre-se que a libra não é realmente uma unidade de massa, mas de força. A unidade de massa do sistema imperial seria a libra-massa (MCM), que experimenta uma força de 32 libras-força (lbf) na Terra. Por exemplo, se você pesa 160 libras na Terra, você está realmente sentindo 160 lbf, mas sua massa é 5lbm.

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Conheça a aceleração causada pela gravidade da Terra. A aceleração causada pela gravidade é de 9,8 metros por segundo ao quadrado ou 32 pés por segundo ao quadrado.

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Calcular a força causada pela gravidade. A força que puxa o objeto para baixo é igual a sua aceleração vezes a massa, ou F = ma. Este número multiplicado por dois, colocado no topo da fórmula velocidade terminal.

• No sistema imperial, que você está procurando lbf objeto, ou o que chamamos de peso. É um pouco a massa em lbm por 32 pés por segundo ao quadrado. No sistema métrico, a força é a massa em gramas por 9,8 metros por segundo ao quadrado.

método 3Determinar a força de arrasto

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Calcula-se a densidade do meio. Para um objecto que cai através da atmosfera da Terra, a mudança de densidade, dependendo da temperatura do ar e a altitude. Isso torna difícil a tarefa de calcular a velocidade terminal para um objeto que está caindo por causa da mudança de altitude densidade do ar como o objeto perdido. No entanto, você pode encontrar as densidades de ar aproximados em livros e outras referências.

• Como um guia rápido, a densidade do ar ao nível do mar, quando a temperatura é de 15 ° C é de 1,225 kg / m3.

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Estimado o coeficiente de arrasto do objecto. Este número baseia-se sobre a forma aerodinâmica é o objecto. Infelizmente, este é um número muito difícil de calcular e envolve alguma hipótese científica. Não tente calcular o coeficiente de arrasto para si mesmo sem a ajuda de um túnel de vento e alguns outros cálculos matemáticos graves. Melhor olhar abordagem baseada em um objeto semelhante.

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Calcula a área projetada do objeto. A última variável que você precisa é a área transversal que representa o objeto. Imagine que a forma do objecto visto a partir de baixo. Esse número, projetada em um avião, será a área projetada. Mais uma vez, este é um valor cálculo complicado quando só tem objetos geométricos simples.

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Calcula-se a força de arrasto que se opõe à força de gravidade. Se você sabe a velocidade do objeto, mas não a força de arrasto, você pode usar a fórmula para calcular a força de arrasto. A fórmula é (C * A * * ρ (v ^ 2)) / 2.

dicas

• A mudança velocidade terminal ligeiramente durante queda livre. A gravidade irá aumentar ligeiramente quando o objecto está mais perto do centro da Terra, mas a quantidade é insignificante. A densidade do meio vai aumentar à medida que o objecto em queda. Este é um efeito muito mais perceptível. Um pára-quedista começar a perder velocidade que está caindo porque a atmosfera torna-se mais denso do que a altitude é perdido.
• Sem pára-quedas, um pára-quedista caiu no chão a uma velocidade de 210 km / h (130 mph).