Un oggetto sperimenteranno un'accelerazione costante in risposta a una forza netta che agisce su di esso. Se l'oggetto sta cadendo verso la terra, la forza che agisce su di esso è la gravità, e continuerà ad accelerare, purché ci sia una forza netta. Ma a meno che l'oggetto sta cadendo nel vuoto, l'oggetto si incontra la resistenza dell'aria. Quando la forza di resistenza dell'aria è uguale alla forza di gravità, l'oggetto non è più accelererà. Ha raggiunto velocità terminale.
Istruzioni
• Determinare il coefficiente di resistenza, che è una funzione della forma dell'oggetto. Una palla di metallo rotonda avrà un coefficiente di resistenza molto più piccolo rispetto alla stessa quantità di metallo a forma di in un solido rettangolare. È possibile cercare i coefficienti di trascinamento per le varie forme, determinati sperimentalmente gli oggetti nella galleria del vento e misurando la resistenza risultante.
• Misurare la massa dell'oggetto e la sua superficie frontale. Questa è l'area che verrà essere incontrando la resistenza dell'aria, quindi più grande è, la resistenza dell'aria prima sarà uguale alla forza di gravità e minore sarà la velocità terminale risultante.
• Determinare la densità atmosferica. Come notato sopra, velocità terminale viene raggiunta quando la forza di resistenza dell'aria è esattamente uguale alla forza di gravità. Il più spesso l'atmosfera, la velocità prima terminale è raggiunto. L'atmosfera si assottiglia ad altitudini più elevate. Questi effetti sono trascurabili se sono molto vicino alla superficie terrestre, ma diventano significativi molti chilometri sopra di esso. Temperatura influisce anche sulla densità dell'aria. Per l'aria vicino alla superficie della terra a 20 gradi Celsius, densità dell'aria è di circa 1,2 Kg/m ^ 3.
• Utilizzare l'equazione: V = radice quadrata di ((2 m g) / (Cd r A)) dove V = velocità terminale, m = massa dell'oggetto, g = accelerazione di gravità (circa 9,8 m/sec ^ 2 vicino alla terra), Cd = Trascinare coefficiente, r = densità del fluido (aria) e A = la superficie frontale dell'oggetto.
Consigli & Avvertenze
- Non complicare le cose. Il livello di precisione, che uno scienziato della NASA potrebbe richiedere per un calcolo può essere più di quello che ti serve, e i suoi calcoli potrebbero quindi essere più complicati. Se il coefficiente di resistenza aerodinamica per un oggetto di forma irregolare non è disponibile, si potrebbe fare una stima ragionevole di. 5 per un oggetto che non è né estremamente aerodinamico, come un proiettile, o unaerodynamic, come un piatto piano. Cambiamenti nella densità dell'aria con maggiore altitudine o temperatura potrebbe non essere significativo, a meno che non hai bisogno di un altissimo livello di precisione o analizza un oggetto che cade molto lontano di sopra della superficie terrestre. Naturalmente, se si calcola la velocità terminale di un oggetto che cade in un ambiente alieno, allora avrai bisogno di regolare tutte le variabili nell'equazione, tra cui densità atmosferica e l'accelerazione gravitazionale vicino alla superficie di quel pianeta.