Երբևէ մտածե՞լ եք, թե ինչու են պարաշյուտիստներն ամբողջ թափով հասնում ընկնելիս, երբ վակուումում ձգողության ուժը կառաջացնի առարկաների միատեսակ արագացում: Ընկնող առարկան կհասնի հաստատուն արագության, երբ առկա է քաշման ուժ, ինչպես, օրինակ, օդի ձգումը: Մեծ մարմնի մոտ ձգողականության ուժը սովորաբար հաստատուն է, բայց ուժերը, ինչպես օդի դիմադրությունը, ավելի արագ են մեծանում, երբ օբյեկտը ընկնում է: Եթե թույլ տրվի բավական երկար ժամանակ ազատորեն ընկնել, ընկնող առարկան կհասնի այնպիսի արագության, երբ շփման ուժը հավասար կլինի գրավիտացիոն ուժին, և երկուսը միմյանց կջնջեն ՝ պատճառելով, որ առարկան ընկնի նույն արագությամբ մինչև հարվածելը գետինը. Այս արագությունը կոչվում է տերմինալ արագություն:
Քայլ
Մեթոդ 1 -ից 3 -ը. Տերմինալի արագության որոնում
Քայլ 1. Օգտագործեք տերմինալ արագության բանաձև, v = ((2*m*g)/(ρ*A*C)) քառակուսի արմատ:
Հետևյալ արժեքները միացրեք բանաձևին ՝ v, տերմինալ արագությունը գտնելու համար:
- մ = ընկնող օբյեկտի զանգված
- g = ձգողականության պատճառով արագացում: Երկրի վրա այս արագացումը կազմում է վայրկյանում մոտ 9,8 մետր վայրկյան:
- = հեղուկի խտությունը, որի միջով անցնում է ընկնող առարկան:
- A = օբյեկտի նախագծված տարածքը: Սա նշանակում է օբյեկտի մակերեսը, եթե այն նախագծում ես հարթության վրա, որն ուղղահայաց է այն ուղղությամբ, որով շարժվում է օբյեկտը:
- C = Դիմադրության գործակից: Այս թիվը կախված է օբյեկտի ձևից: Որքան աերոդինամիկ է օբյեկտը, այնքան փոքր է գործակիցը: Դուք կարող եք գտնել մոտավոր քաշման գործակիցներ այստեղ:
Մեթոդ 2 3 -ից. Գտեք ձգողության ուժը
Քայլ 1. Գտեք ընկնող օբյեկտի զանգվածը:
Այս զանգվածը նախընտրելի է չափվել գրամներով կամ կիլոգրամներով, մետրային համակարգում:
Եթե դուք օգտագործում եք կայսերական համակարգը, հիշեք, որ ֆունտը իրականում ոչ թե զանգվածի, այլ ուժի միավոր է: Կայսերական համակարգում զանգվածի միավորը ֆունտ-զանգվածն է (lbm), որը երկրի մակերևույթի գրավիտացիոն ուժի ազդեցության տակ կզգա 32 ֆունտ ուժ (lbf) ուժ: Օրինակ, եթե մարդը կշռում է 160 ֆունտ երկրի վրա, այդ մարդը իրականում զգում է 160 ֆունտ, բայց զանգվածը 5 ֆունտ է:
Քայլ 2. Իմացեք Երկրի ձգողության պատճառով առաջացած արագացումը:
Երկրին այնքան մոտ, որ կարողանա հաղթահարել օդի դիմադրությունը, այս արագացումը կազմում է 9,8 մետր վայրկյան քառակուսի կամ 32 ոտնաչափ վայրկյան քառակուսի:
Քայլ 3. Հաշվիր ներքև ձգողական ձգողականությունը:
Այն ուժը, որը ներքև է քաշում օբյեկտը, հավասար է օբյեկտի զանգվածին, որը ծանրության պատճառով արագացումն է, կամ F = Ma: Այս թիվը, բազմապատկված երկուսով, տերմինալ արագության բանաձևի վերին կեսն է:
Կայսերական համակարգում այս ուժը օբյեկտի lbf է, որը սովորաբար կոչվում է քաշ: Ավելի ճիշտ, զանգվածը lbm- ում 32 ոտնաչափ վայրկյանում քառակուսի է: Մետրային համակարգում ուժը զանգվածային է գրամներով ՝ 9,8 մետր վայրկյան քառակուսի:
3 -ից 3 -րդ մեթոդ. Որոշեք դիմադրությունը
Քայլ 1. Գտեք միջավայրի խտությունը:
Երկրի մթնոլորտում ընկած օբյեկտի համար դրա խտությունը կփոխվի բարձրության և օդի ջերմաստիճանի հետ: Սա դժվարացնում է ընկնող օբյեկտի տերմինալ արագության հաշվարկը, քանի որ օդի խտությունը կփոխվի, երբ օբյեկտը բարձրություն կորցնի: Այնուամենայնիվ, դուք կարող եք որոնել օդի խտության գնահատականները փաթեթային գրքերում և այլ տեղեկանքներում:
Որպես կոպիտ ուղեցույց, օդի խտությունը ծովի մակարդակում 15 ° C- ում կազմում է 1,225 կգ/մ 3:
Քայլ 2. Գնահատեք օբյեկտի դիմադրության գործակիցը:
Այս թիվը հիմնված է այն բանի վրա, թե որքան աերոդինամիկ է օբյեկտը: Unfortunatelyավոք, դա հաշվարկելը շատ բարդ է և ենթադրում է որոշակի գիտական գնահատականների կատարում: Մի փորձեք ինքնուրույն հաշվարկել քաշի գործակիցը ՝ առանց քամու թունելների և բարդ աերոդինամիկական մաթեմատիկայի օգնության: Այնուամենայնիվ, գնահատականներ փնտրեք ՝ հիմնվելով ձևի գրեթե նույնական օբյեկտների վրա:
Քայլ 3. Հաշվիր օբյեկտի նախագծված տարածքը:
Վերջին փոփոխականը, որը դուք պետք է իմանաք, օբյեկտի մակերեսն է, որը հարվածում է միջավայրին: Պատկերացրեք ընկնող առարկայի ուրվագիծը, որը տեսանելի է, երբ դիտվում է անմիջապես օբյեկտի ներքևից: Ձևը, որը նախագծված է հարթության վրա, պրոյեկցիայի տարածքն է: Կրկին, սա դժվար արժեք է ցանկացած օբյեկտի համար հաշվարկելու համար, բացառությամբ պարզ երկրաչափական օբյեկտների:
Քայլ 4. Գտեք ներքևի ձգողական ուժի հետ քաշման ուժը:
Եթե դուք գիտեք օբյեկտի արագությունը, բայց չգիտեք դրա քաշումը, կարող եք օգտագործել այս բանաձևը ՝ քաշելու ուժը հաշվարկելու համար: Բանաձեւն է (C*ρ*A*(v^2))/2:
Խորհուրդներ
- Տերմինալի փաստացի արագությունը փոքր -ինչ կփոխվի ազատ անկման ժամանակ: Ձգողականությունը փոքր -ինչ մեծանում է, երբ առարկան մոտենում է երկրի կենտրոնին, սակայն դրա մեծությունն աննշան է: Միջավայրի խտությունը կբարձրանա, երբ օբյեկտը խորանում է միջավայրի մեջ: Այս ազդեցությունը ավելի տեսանելի կլինի: Պարաշյուտիստն իրականում դանդաղելու է աշնանը, քանի որ մթնոլորտը դառնում է ավելի հաստ, քանի որ բարձրությունը նվազում է:
- Առանց բաց պարաշյուտի պարաշյուտիստը գետնին կհարվածեր 130 կմ/ժ արագությամբ (210 կմ/ժ):
