Gondolkozott már azon, vajon miért érik el az ejtőernyősök végül a teljes sebességet, amikor elesnek, amikor a vákuumban lévő gravitációs erő hatására a tárgyak egyenletesen gyorsulnak? Az eső tárgy állandó sebességet ér el, ha van ellenállás, például a levegő. A nagy test közelében a gravitáció által kifejtett erő általában állandó, de az erők, mint például a légellenállás, gyorsabban nőnek, amikor a tárgy leesik. Ha elegendő ideig hagyjuk szabadon esni, akkor a leeső tárgy eléri azt a sebességet, ahol a súrlódási erő egyenlő lesz a gravitációs erővel, és a kettő megszünteti egymást, és az objektum ugyanolyan sebességgel esik le, amíg el nem éri a föld. Ezt a sebességet nevezzük végsebességnek.
Lépés
1. módszer a 3 -ból: A végsebesség megkeresése
1. lépés. Használja a terminális sebesség képletet, v = ((2*m*g)/(ρ*A*C)) négyzetgyöke
Dugja be a következő értékeket a képletbe, hogy megtalálja v, a végsebességet.
- m = leeső tárgy tömege
- g = gravitáció miatti gyorsulás. A Földön ez a gyorsulás másodpercenként körülbelül 9,8 méter.
- = a folyadék sűrűsége, amelyen a leeső tárgy áthalad.
- A = az objektum vetített területe. Ez az objektum területét jelenti, ha egy olyan síkra vetítjük, amely merőleges az objektum mozgásának irányára.
- C = ellenállási együttható. Ez a szám az objektum alakjától függ. Minél aerodinamikusabb a tárgy, annál kisebb az együttható. Itt találhat hozzávetőleges ellenállási együtthatókat.
2. módszer a 3 -ból: Keresse meg a gravitációs erőt
1. lépés. Keresse meg az eső tárgy tömegét
Ezt a tömeget előnyösen grammban vagy kilogrammban kell mérni a metrikus rendszerben.
Ha a birodalmi rendszert használja, ne feledje, hogy a font valójában nem tömegegység, hanem erő. A birodalmi rendszer tömegegysége a font-tömeg (lbm), amely a földfelszín gravitációs erejének hatására 32 font erőt (lbf) fog érezni. Például, ha egy személy súlya 160 font a földön, akkor valójában 160 fontnak érzi magát, de a tömege 5 font
2. lépés. Ismerje meg a Föld gravitációjának köszönhető gyorsulást
Elég közel a földhöz, hogy leküzdje a légellenállást, ez a gyorsulás 9,8 méter / másodperc négyzetben, vagy 32 láb / másodperc négyzetben.
Lépés 3. Számítsa ki a lefelé irányuló gravitációs húzást
A tárgyat lefelé húzó erő megegyezik a tárgy tömegével a gravitáció miatti gyorsulással, vagy F = Ma. Ez a szám kettővel megszorozva a végsebesség -képlet felső fele.
A birodalmi rendszerben ez az erő a tárgy lbf -je, amelyet általában súlynak neveznek. Pontosabban, a tömeg lbm -ben, 32 láb / másodperc négyzetben. A metrikus rendszerben az erő tömege grammban és 9,8 méter / másodperc négyzetben
3. módszer 3 -ból: Határozza meg az ellenállást
1. lépés. Keresse meg a közeg sűrűségét
A Föld légkörébe eső tárgyak sűrűsége a magassággal és a levegő hőmérsékletével együtt változik. Ez nagyon megnehezíti az eső tárgy végsebességének kiszámítását, mivel a levegő sűrűsége megváltozik, ahogy a tárgy elveszíti magasságát. Azonban a csomagok könyveiben és más referenciákban megkeresheti a légsűrűség becsléseit.
Durva útmutatásként a levegő sűrűsége tengerszinten 15 ° C -on 1225 kg/m3
2. lépés. Becsülje meg az objektum ellenállási együtthatóját
Ez a szám az objektum aerodinamikai állapotán alapul. Sajnos ennek kiszámítása nagyon bonyolult, és bizonyos tudományos becsléseket is tartalmaz. Ne próbálja meg egyedül kiszámítani az ellenállási tényezőt szélcsatornák és bonyolult aerodinamikai matematika nélkül. Mindazonáltal keressen becsléseket közel azonos alakú objektumok alapján.
3. lépés. Számítsa ki az objektum vetített területét
Az utolsó változó, amit tudnia kell, az az objektum területe, amely eléri a hordozót. Képzelje el a leeső tárgy sziluettjét, amely látható, ha közvetlenül a tárgy alól néz. Az alakzat, amelyet egy síkra vetítenek, a vetület területe. Ismétlem, ez az érték nehéz kiszámítani bármely objektumra, kivéve az egyszerű geometriai objektumokat.
4. lépés Keresse meg a lefelé irányuló gravitációs húzóerő ellen ható húzóerőt
Ha ismeri az objektum sebességét, de nem ismeri a húzását, ezt a képletet használhatja a húzóerő kiszámításához. A képlet (C*ρ*A*(v^2))/2.
Tippek
- A tényleges terminálsebesség kissé megváltozik a szabadesés során. A gravitáció kissé növekszik, amikor a tárgy közelebb kerül a föld középpontjához, de nagysága elhanyagolható. A közeg sűrűsége nőni fog, ahogy a tárgy mélyebbre kerül a közegbe. Ez a hatás láthatóbb lesz. Az ejtőernyős valóban lelassul az esés során, mert a légkör a magasság csökkenésével vastagabb lesz.
- Nyitott ejtőernyő nélkül az ejtőernyős 130 km/h (210 km/h) sebességgel ütközne a földre.
