Jak znaleźć swoje ograniczenie prędkości

Wideo: Google Maps - 6 mało znanych funkcji

Zawartość

Kroki
Metoda 1 z 3: Obliczanie limitu prędkości
Metoda 2 z 3: Obliczanie grawitacji
Metoda 3 z 3: Określ siły oporu
Porady
Dodatkowe artykuły

Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego spadochroniarze osiągają maksymalną prędkość, gdy spadają, mimo że grawitacja w próżni sprawia, że ciało stale przyspiesza? Spadające ciało osiąga swoją prędkość maksymalną, gdy istnieje jakaś siła powstrzymująca, taka jak opór powietrza. Siła grawitacji działa na ciało o stałej wartości, ale siła oporu powietrza rośnie wraz ze wzrostem prędkości opadania ciała. Jeżeli swobodny spadek będzie trwał wystarczająco długo, to prędkość spadającego ciała osiągnie taką wartość, przy której siła oporu zrówna się z siłą grawitacji, a siły te będą się kompensować; w rezultacie ciało będzie spadać ze stałą prędkością, aż dotknie ziemi. Ta prędkość jest nazywana prędkością maksymalną.

Kroki

Metoda 1 z 3: Obliczanie limitu prędkości

1 Wzór na znalezienie prędkości granicznej: v = pierwiastek kwadratowy z ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Podłącz wartości zmiennych, aby znaleźć ograniczenie prędkości v.
- m = masa spadającego ciała.
- g = przyspieszenie ziemskie. Na Ziemi jest to w przybliżeniu równe 9,8 m/s2.
- ρ = gęstość płynu, w którym spada ciało.
- A = obszar projekcji ciała. Jest to obszar ciała prostopadły do kierunku ruchu ciała.
- C = współczynnik oporu. To zależy od kształtu ciała. Im bardziej opływowy kształt, tym niższy współczynnik.

Metoda 2 z 3: Obliczanie grawitacji

1 Znajdź masę spadającego ciała. W systemie metrycznym jest mierzony w gramach lub kilogramach.
2 Ustaw przyspieszenie ziemskie. W odległości na tyle blisko ziemi, aby napotkać opór powietrza, wartość ta wynosi 9,8 m/s2.
3 Oblicz siłę grawitacji. Jest równa masie ciała pomnożonej przez przyspieszenie ziemskie F = m * g.

Metoda 3 z 3: Określ siły oporu

1 Znajdź gęstość medium. W przypadku ciała przechodzącego przez atmosferę ziemską gęstość zmienia się w zależności od wysokości i temperatury powietrza. To sprawia, że obliczenie prędkości granicznej swobodnie spadającego ciała jest szczególnie trudne, ponieważ gęstość powietrza zmienia się w miarę zbliżania się ciała do ziemi. Jednak przybliżone wartości gęstości powietrza można znaleźć w podręcznikach lub innych źródłach.
- Orientacyjnie gęstość powietrza na poziomie morza w temperaturze 15°C wynosi 1,225 kg/m3.
2 Oszacuj współczynnik oporu nadwozia. Ta liczba zależy od usprawnienia ciała. Niestety jest to bardzo trudna do obliczenia wielkość i wiąże się z pewnymi założeniami naukowymi. Nie próbuj obliczać współczynnika oporu bez pomocy tunelu aerodynamicznego i skomplikowanych obliczeń aerodynamicznych. Zamiast tego weź gotową wartość ciała podobną do twojego.
3 Oblicz rzutowany obszar obiektu. Ostatnią zmienną, którą musisz znaleźć, jest pole przekroju ciała. Wyobraź sobie sylwetkę spadającego ciała z góry. Należy znaleźć obszar tej sylwetki (obszar rzutowania), który jest rzutowany na płaszczyznę. Ponownie, jest to trudna do obliczenia wartość, z wyjątkiem ciał o prostych kształtach.
4 Znajdź siłę oporu, która jest przeciwieństwem grawitacji. Jeśli znasz prędkość ciała, siłę oporu określa wzór: (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.

Porady

Spadając bez spadochronu osoba uderza o ziemię z prędkością około 240 km/h.
Prędkość graniczna faktycznie zmienia się nieznacznie podczas swobodnego spadania. Siła grawitacji wzrasta, gdy ciało zbliża się do środka Ziemi, ale można to pominąć. Gęstość medium wzrasta wraz ze spadkiem wysokości upadku. To znacznie bardziej zauważalny efekt. Spadochroniarz zwolni podczas spadania, ponieważ gęstość atmosfery dramatycznie wzrasta wraz ze zmniejszaniem się odległości od Ziemi.