자유롭게 떨어지는 시스템의 터미널 속도
터미널 속도는 공기 저항의 힘이 중력의 힘과 같을 때 자유롭게 떨어지는 물체가 결국 도달하는 일정한 속도입니다. 다음은 고장입니다.
주요 개념 :
* 자유 가을 : 중력의 영향으로 전적으로 떨어지는 물체는 다른 힘이 작용하지 않습니다.
* 공기 저항 : 공기를 통한 물체의 움직임에 반대하는 힘. 물체의 속도와 표면적에 따라 증가합니다.
* 중력 : 지구의 중심쪽으로 물체를 당기는 힘.
터미널 속도의 작동 방식 :
1. 초기 가을 : 물체가 떨어지기 시작하면 중력은 지배적 인 힘으로 아래쪽으로 가속화합니다.
2. 공기 저항 증가 : 물체가 더 빨리 떨어지면 공기 저항이 증가합니다.
3. 균형 : 결국, 공기 저항의 힘은 중력의 힘과 동일하게된다.
4. 일정한 속도 : 이 시점에서 물체의 순 힘은 0이며 가속을 멈추지 않습니다. 물체는 계속해서 일정한 속도로 떨어지며, 이는 터미널 속도라고합니다.
터미널 속도에 영향을 미치는 요인 :
* 질량 : 더 무거운 물체는 그에 더 큰 중력력을 가지고 있지만 균형을 맞추기 위해 충분한 공기 저항을 생성하기 위해 더 높은 속도가 필요합니다.
* 표면적 : 표면적이 큰 물체는 더 많은 공기 저항을 경험합니다. 예를 들어 낙하산에는 하강 속도를 늦출 수있는 표면적이 넓습니다.
* 모양 : 물체의 모양은 공기 저항의 양에 영향을 미칩니다. 화살표처럼 간소화 된 물체는 평평한 물체보다 공기 저항이 적습니다.
* 배지 밀도 : 물체가 더 밀도가 높을수록 물체가 떨어지고 공기 저항이 높아지고 터미널 속도가 낮아집니다.
중요한 고려 사항 :
* 터미널 속도는 주어진 객체의 고정 값이 아닙니다. 위에서 언급 한 요인에 따라 다릅니다.
* 진공 상태에서는 공기 저항이 없으므로 물체는 무기한으로 계속 가속화됩니다.
* 말기 속도는 스카이 다이빙, 낙하산 및 자유 낙하와 관련된 기타 활동에서 중요한 개념입니다.
말기 속도 계산 :
터미널 속도의 정확한 계산은 복잡하며 다양한 요인을 포함합니다. 그러나 단순화 된 공식을 사용할 수 있습니다.
vt =√ (2mg / ρacd)
어디:
* VT는 터미널 속도입니다
* m은 물체의 질량입니다
* G는 중력으로 인한 가속도입니다
* ρ는 유체의 밀도 (공기)입니다.
* A는 객체의 투사 영역입니다
* CD는 드래그 계수입니다
요약 :
터미널 속도는 떨어지는 물체의 움직임을 이해하는 데 중요한 개념입니다. 중력 및 공기 저항 균형의 힘이 추가로 가속을 방지 할 때 도달 한 일정한 속도입니다.
