Yorumlar

Terminal Hızı ve Serbest Düşüş

Terminal Hızı ve Serbest Düşüş



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Terminal hızı ve serbest düşüş, kafa karıştırıcı olma eğiliminde olan iki kavramdır çünkü bir bedenin boş alanda mı yoksa sıvı mı (örneğin atmosfer veya hatta su) olmasına bağlıdır. Terimlerin tanımlarına ve denklemlerine, bunların nasıl birleştiğine ve bir bedenin serbest düşüşte veya farklı koşullarda terminal hızına ne kadar hızlı düştüğüne bir bakın.

Terminal Hızı Tanımı

Terminal hızı, hava veya su gibi bir akışkandan düşen bir cisimle elde edilebilecek en yüksek hız olarak tanımlanır. Terminal hızına ulaşıldığında, aşağı doğru çekim kuvveti nesnenin kaldırma kuvvetinin ve sürükleme kuvvetinin toplamına eşittir. Bir terminal hızındaki bir nesne sıfır net ivmelenmeye sahiptir.

Terminal Hız Denklemi

Terminal hızını bulmak için özellikle yararlı olan iki denklem vardır. Birincisi, kaldırma hızı hesaba katılmadan terminal hızı içindir:

Vt = (2mg / ρACd)1/2

nerede:

  • Vt terminal hızı
  • m düşen nesnenin kütlesidir
  • g yerçekimi nedeniyle ivmedir
  • Cd sürtünme katsayısı
  • ρ, nesnenin içine düştüğü sıvının yoğunluğudur.
  • A, nesne tarafından yansıtılan kesitsel alandır.

Özellikle sıvılarda, nesnenin yüzdürülmesini hesaba katmak önemlidir. Arşimet prensibi, hacim (V) 'in kütle tarafından yer değiştirmesini hesaba katmak için kullanılır. Denklem sonra olur:

Vt = 2 (m - ρV) g / ρACd1/2

Serbest Düşüş Tanımı

"Serbest düşüş" teriminin günlük kullanımı bilimsel tanımla aynı değildir. Yaygın kullanımda, bir gökyüzü dalgıcının paraşütsüz bir şekilde terminal hızına ulaşması üzerine serbest düşüş olarak kabul edilir. Gerçekte, gökyüzü dalgıcın ağırlığı bir hava yastığı ile desteklenir.

Serbest düşüş ya Newtonian (klasik) fiziğe göre ya da genel görelilik açısından tanımlanır. Klasik mekanikte serbest düşme, üzerinde hareket eden tek kuvvet yerçekimi olduğunda bir bedenin hareketini tanımlar. Hareketin yönü (yukarı, aşağı vb.) Önemsizdir. Yerçekimi alanı tek tip ise, vücudun tüm kısımlarına eşit şekilde etki eder, onu "ağırlıksız" yapar veya "0 g" yaşar. Tuhaf görünmesine rağmen, bir nesne yukarı doğru hareket ederken veya hareket ederken bile serbest düşme olabilir. Atmosferin dışından atlayan bir paraşütçü (bir HALO atlama gibi) neredeyse gerçek terminal hızını ve serbest düşüşü sağlar.

Genel olarak, bir nesnenin ağırlığına bağlı olarak hava direnci ihmal edilebilir olduğu sürece, serbest düşüş sağlayabilir. Örnekler şunları içerir:

  • Tahrik sistemi tahrik edilmemiş uzayda bir uzay aracı
  • Yukarı doğru atılmış bir nesne
  • Düşen bir kuleden veya düşme borusuna düşen bir nesne
  • Bir kişi yukarı zıplama

Buna karşılık, nesneler değil serbest düşüşte dahil

  • Uçan bir kuş
  • Uçan bir uçak (çünkü kanatlar asansör sağlar)
  • Bir paraşüt kullanma (çünkü sürüklenerek yerçekimine karşı koyar ve bazı durumlarda asansör sağlayabilir)
  • Paraşüt kullanmayan bir paraşütçü kuşu (sürükleme kuvveti terminal hızındaki ağırlığına eşittir)

Genel görelilik, serbest düşme bir cismin bir jeodezik boyunca hareketi, yerçekimi uzay-zaman eğriliği olarak tanımlanır.

Serbest Düşme Denklemi

Bir nesne bir gezegenin yüzeyine doğru düşüyorsa ve yerçekimi kuvveti, hava direnci kuvvetinden çok daha büyükse veya hızı, terminal hızından çok daha düşükse, serbest düşüşün dikey hızı aşağıdaki gibi olabilir:

vt = gt + v0

nerede:

  • vt saniye başına metre cinsinden dikey hızdır.
  • v0 başlangıç ​​hızıdır (m / s)
  • g, yerçekimine bağlı ivmedir (yaklaşık 9.81 m / s).2 Dünya'ya yakın)
  • t geçen zamandır

Terminal Hızı Ne Kadar Hızlıdır? Ne Kadar Düşersin?

Terminal hızı sürüklemeye ve bir nesnenin kesitine bağlı olduğundan, terminal hızı için tek bir hız yoktur. Genel olarak, Dünya üzerindeki havadan düşen bir kişi yaklaşık 12 saniye sonra yaklaşık 450 metre veya 1500 fitlik bir alana sahip olan terminal hızına ulaşır.

Göbek-yer pozisyonundaki bir paraşütçü, yaklaşık 195 km / s (54 m / s veya 121 mph) bir terminal hızına ulaşır. Paraşütçü kollarını ve bacaklarını çekerse, kesiti azaltılarak terminal hızı yaklaşık 320 km / saate (90 m / s veya hemen hemen 200 milin altında) çıkarılır. Bu, av için ya da düşürüldükten veya yukarı doğru ateşlendikten sonra aşağı düşen bir mermi için bir peregrin şahin dalışının başardığı terminal hızıyla aynıdır. Dünya rekoru terminali hızı, 39.000 metreden atlayan ve 134 km / sa (834 mph) bir terminal hızına ulaşan Felix Baumgartner tarafından belirlendi.

Kaynaklar ve İleri Okuma

  • Huang, Jian (1999). "Bir Skydiver Hızı (Terminal Hızı)". Fizik Bilgi Kitabı. Glenn Elert, Midwood Lisesi, Brooklyn Koleji.
  • Peregrine Falcon Hakkında Her Şey ". ABD Balık ve Vahşi Yaşam Servisi. 20 Aralık 2007. (arşivlendi)
  • Balistik (Mart 2001). "Gökyüzündeki Mermiler". W. Square Enterprises, 9826 Sagedale, Houston, Teksas 77089.