Sådan beregnes terminalhastighed

Posted on
Forfatter: Judy Howell
Oprettelsesdato: 25 Juli 2021
Opdateringsdato: 15 November 2024
Anonim
Sådan beregnes terminalhastighed - Videnskab
Sådan beregnes terminalhastighed - Videnskab

Terminalhastighed beskriver ligevægtspunktet i kinematik, hvor atmosfærisk træk på et faldende objekt bliver ens og modsat til accelerationen på grund af tyngdekraften. Objektet kan således ikke accelerere yderligere uden hjælp udefra og har nået sin højeste mulige hastighed i dette medium.


Træk er en funktion af aerodynamikken i det pågældende objekt: en paraply falder meget langsommere end et missil med samme vægt. Vi kan bruge terminalshastighedsligningen til at beregne en objekthastighed på dette tidspunkt.

    Bestem vægten W af det faldende objekt. Den nemmeste måde at gøre dette på er normalt at måle denne mængde direkte. Du kan også estimere vægt, hvis du kender konstruktionsmaterialer og dimensioner.

    Beregn frontalområdet EN af det faldende objekt. Det frontale område er det tilsyneladende område, der vender i retning af fald. Du kan bestemme dette område ved at måle konturet af objektet ud fra den retning.

    For eksempel, hvis det faldende objekt var en kegle, ville spidsen af ​​keglen pege lige nedad, og frontalområdet ser ud til at være en cirkel, der er lig med området for keglens cirkulære base.

    Bestem trækkoefficienten Cd af det faldende objekt. Du kan normalt undgå at skulle beregne trækkoefficienten selv ved at slå en omtrentlig værdi op i en opslagsbog eller på Internettet. Hvis du har brug for en meget præcis værdi, skal du rådføre dig med en ingeniør.


    Bestemm den atmosfæriske densitet ρ af det medium, gennem hvilket objektet falder. Hvis mediet er luften, skal du vide, at lufttætheden falder med højden, hvilket betyder, at genstandens terminalhastighed vil falde, når det kommer tættere på jorden (hvor gassen er tættere og skubber sværere tilbage, hvilket giver stærkere bremsekraft) .

    Således kan du beregne terminalhastighed i en hvilken som helst højde ved hjælp af simpel matematik, men for at beregne ændringen i terminalhastigheden over et langdistancefald kræver du brug af beregning eller empiriske tilnærmelser.

    Lufttætheden ændres også med vejret; der er ingen ensartet densitetsværdi for en given højde. For at få de mest nøjagtige målinger af lufttæthed skal du multiplicere gennemsnitlige luftdensitetsværdier med lokale vejrforhold.

    Atmosfærisk information er tilgængelig i USA fra National Weather Service, en service fra National Oceanic and Atmospheric Administration.


    For enhver given højde er ligningen med terminalhastighed:

    Vt = 1/2

    hvor W er er genstandernes vægt, ρ er densiteten af ​​gassen, EN er tværsnitsområdet for objektet, og Cd er trækkoefficienten.

    På almindeligt engelsk er objektets hastighed lig med kvadratroten af ​​kvotienten af ​​det dobbelte af objekternes vægt over produktet af objekterens frontale område, dets trækkoefficient og gastætheden af ​​det medium, gennem hvilket objektet falder igennem .