Kas olete kunagi mõelnud, miks langevarjurid lõpuks kukkudes täie kiiruse saavutavad, kui raskusjõud vaakumis paneb esemed ühtlaselt kiirenema? Langev objekt saavutab püsiva kiiruse, kui on olemas tõmbejõud, näiteks õhu tõmbejõud. Raskusjõud suure keha lähedal on tavaliselt konstantne, kuid jõud, näiteks õhutakistus, suurenevad objekti kukkumisel kiiremini. Kui lasta langeval objektil piisavalt kaua vabalt kukkuda, saavutab see kiiruse, kus hõõrdejõud võrdub gravitatsioonijõuga, ja need kaks tühistavad teineteise, põhjustades objekti langemise sama kiirusega, kuni see tabab maapind. Seda kiirust nimetatakse lõppkiiruseks.
Samm
Meetod 1 /3: terminali kiiruse leidmine
Samm 1. Kasutage terminali kiiruse valemit, v = ruutjuur ((2*m*g)/(ρ*A*C))
Ühendage valemisse järgmised väärtused, et leida v, terminalikiirus.
- m = langeva eseme mass
- g = raskusjõust tingitud kiirendus. Maal on see kiirendus umbes 9,8 meetrit sekundis.
- = vedeliku tihedus, millest langev objekt läbib.
- A = objekti projekteeritud ala. See tähendab objekti ala, kui projitseerite selle tasapinnale, mis on risti objekti liikumissuunaga.
- C = takistustegur. See arv sõltub objekti kujust. Mida aerodünaamilisem objekt, seda väiksem koefitsient. Siit leiate mõned ligikaudsed takistustegurid.
Meetod 2/3: leidke gravitatsioonijõud
Samm 1. Leidke langeva objekti mass
Seda massi mõõdetakse eelistatavalt grammides või kilogrammides meetermõõdustikus.
Kui kasutate keiserlikku süsteemi, pidage meeles, et nael pole tegelikult massi, vaid jõu ühik. Keiserliku süsteemi massiühik on naela mass (lbm), mis maapinna gravitatsioonijõu mõjul tunneb jõudu 32 naela (lbf). Näiteks kui inimene kaalub maa peal 160 naela, tunneb see inimene tegelikult 160 naela, kuid mass on 5 naela
Samm 2. Teadke Maa gravitatsioonist tingitud kiirendust
Õhutakistuse ületamiseks piisavalt maapinna lähedal on see kiirendus 9,8 meetrit sekundis ruudus või 32 jalga sekundis ruudus.
Samm 3. Arvutage allapoole gravitatsiooniline tõmme
Jõud, mis tõmbab objekti alla, on võrdne objekti massiga, mis on korrutatud gravitatsioonist tingitud kiirendusega, või F = Ma. See arv, korrutatuna kahega, on lõppkiiruse valemi ülemine pool.
Keiserlikus süsteemis on see jõud objekti lbf, arv, mida tavaliselt nimetatakse kaaluks. Täpsemalt, mass lbm korda 32 jalga sekundis ruudus. Mõõdikusüsteemis on jõud mass grammides 9,8 meetrit sekundis ruudus
Meetod 3/3: määrake vastupanu
Samm 1. Leidke söötme tihedus
Maa atmosfääri langeva objekti puhul muutub selle tihedus vastavalt kõrgusele ja õhutemperatuurile. See muudab langeva objekti lõppkiiruse arvutamise väga keeruliseks, sest õhu tihedus muutub, kui objekt kaotab kõrguse. Õhutiheduse hinnanguid saate aga otsida pakettraamatutest ja muudest viidetest.
Ligikaudse juhisena on õhu tihedus merepinnal 15 ° C juures 1225 kg/m3
Samm 2. Hinnake objekti takistustegurit
See arv põhineb objekti aerodünaamilisel kujul. Kahjuks on seda väga keeruline arvutada ja see hõlmab teatud teaduslike hinnangute tegemist. Ärge proovige ilma tuuletunnelite ja keeruka aerodünaamilise matemaatika abita iseseisvalt arvutada takistustegurit. Otsige siiski hinnanguid, mis põhinevad kujuga peaaegu identsetel objektidel.
Samm 3. Arvutage objekti projekteeritud ala
Viimane muutuja, mida peate teadma, on objekti pindala, mis tabab kandjat. Kujutage ette langeva objekti siluetti, mis on nähtav otse objekti alt vaadates. Tasapinnale projitseeritud kuju on projektsiooni ala. Jällegi on seda raske arvutada mis tahes objekti jaoks, välja arvatud lihtsad geomeetrilised objektid.
Samm 4. Leidke tõmbetugevus allapoole suunatud gravitatsioonijõu vastu
Kui teate objekti kiirust, kuid ei tea selle tõmmet, saate selle valemi abil arvutada tõmbejõu. Valem on (C*ρ*A*(v^2))/2.
Näpunäiteid
- Tegelik terminali kiirus muutub vabalangemise ajal veidi. Gravitatsioon suureneb veidi, kui objekt jõuab maapinnale lähemale, kuid selle suurus on tühine. Söötme tihedus suureneb, kui objekt süveneb keskkonda. See efekt on nähtavam. Langevarjur aeglustab kukkumise ajal tegelikult kiirust, sest atmosfääri muutub kõrguse vähenedes paksemaks.
- Ilma lahtise langevarjuta lööks langevarjur maapinda kiirusega 130 km/h (210 km/h).
