Kas olete kunagi mõelnud, miks langevarjuhüppajad saavutavad kukkudes lõpuks maksimaalse kiiruse, kuigi vaakumis olev gravitatsioonijõud paneb objekti pidevalt kiirendama? Kukkuv objekt saavutab konstantse kiiruse, kui sellele mõjub piirav jõud, näiteks õhust tulenev takistus. Massiivse keha lähedal gravitatsioonijõud on enamasti konstantne, kuid sellised jõud nagu õhutakistus suurenevad, mida kiiremini langev objekt liigub. Kui lastakse vabalt langeda piisavalt kaua, saavutab langev objekt kiiruse, kus tõmbejõud võrdub gravitatsioonijõuga ja need kaks tühistavad teineteise, põhjustades objekti kukkumise sama kiirusega, kuni see langeb. lööb vastu maad. Seda nimetatakse lõppkiiruseks.
1
Kasutage lõppkiiruse valemit, v = ruutjuur väärtusest ((2*m*g)/(Ï*A*C)). Ühendage sellesse valemisse järgmised väärtused, et lahendada v, lõppkiirus.m = langeva objekti massg = gravitatsioonist tulenev kiirendus. Maal on see ligikaudu 9,8 meetrit sekundis.Ï = vedeliku tihedus, millest objekt läbi kukub. A = objekti projekteeritud pindala. See tähendab objekti pindala, kui projitseerisite selle tasapinnale, mis oli objekti liikumissuunaga risti. C = takistustegur. See arv sõltub objekti kujust. Mida voolujoonelisem on kuju, seda väiksem on koefitsient. Saate otsida ligikaudseid takistuskoefitsiente.
2
Leidke langeva objekti mass. Seda tuleks mõõta grammides või kilogrammides meetrilises süsteemis. Kui kasutate imperiaalset süsteemi, pidage meeles, et naelad ei ole tegelikult massi, vaid jõu ühik. Imperiali süsteemi massiühik on nael-mass (lbm), mis maapinnale mõjuva gravitatsioonijõu mõjul kogeks jõudu 32 naela-jõudu (lbf). Näiteks kui inimene kaalub maa peal 160 naela, tunneb see inimene tegelikult 160 naela, kuid tema mass on 5 naela.
3
Teadke Maa gravitatsioonist tingitud kiirendust. Maapinnale piisavalt lähedal, et kogeda õhutakistust, on see kiirendus 9,8 meetrit sekundis ruutmeetri kohta või 32 jalga sekundis.
4
Arvutage gravitatsiooni tõmbejõud allapoole. Jõud, millega langevat objekti alla tõmmatakse, võrdub objekti massi ja raskuskiirenduse korrutisega ehk F = MA. See arv, korrutatuna kahega, läheb lõppkiiruse valemi ülaossa. Imperiaalses süsteemis on see objekti lbf, arvu, mida tavaliselt nimetatakse kaaluks. Õigemini on see mass naelades ruudus 32 jalga sekundis. Meetrilises süsteemis on jõud mass grammides korda 9,8 meetrit sekundis ruudus.
5
Hankige söötme tihedus. Läbi Maa atmosfääri langeva objekti tihedus muutub sõltuvalt kõrgusest ja õhutemperatuurist. See muudab langeva objekti lõppkiiruse arvutamise eriti keeruliseks, kuna õhu tihedus muutub, kui objekt kõrgust kaotab. Ligikaudseid õhutihedusi saate aga otsida õpikutest ja muudest viidetest. Ligikaudse juhisena võib öelda, et õhu tihedus merepinnal, kui temperatuur on 15 °C, on 1,225 kg/m3.
6
Hinnake objekti takistuse koefitsienti. See arv põhineb objekti voolujoonelisusel. Kahjuks on selle arvutamiseks väga keeruline arv ja see hõlmab teatud teaduslike eelduste tegemist. Ärge püüdke õhutakistuskoefitsienti ise arvutada ilma tuuletunneli ja tõsise aerodünaamilise matemaatika abita. Selle asemel otsige sarnase kujuga objektil põhinevat lähendust.
7
Arvutage objekti projekteeritud pindala. Viimane muutuja, mida peate teadma, on läbilõikepindala, mida objekt esitab meediumile. Kujutage ette, kuidas langeva objekti siluett näeb otse selle alt üles vaadates. See tasapinnale projitseeritud kujund on projitseeritud ala. Jällegi, seda väärtust on raske arvutada kõige muuga kui lihtsate geomeetriliste objektidega.
8
Mõelge välja tõmbejõud, mis on vastu raskusjõu allapoole suunatud tõmbejõule. Kui teate objekti kiirust, kuid mitte takistusjõudu, saate tõmbejõu arvutamiseks kasutada valemit. See on (C*Ï*A*(v^2))/2.