Cómo averiguar la velocidad Terminal

July 25

Cómo averiguar la velocidad Terminal


Un objeto experimentará una aceleración constante en respuesta a una fuerza neta que actúa sobre él. Si ese objeto está cayendo hacia la Tierra, la fuerza que actúa sobre él es la gravedad, y continuará para acelerar el tiempo que hay una fuerza neta. Pero a menos que el objeto está cayendo en el vacío, el objeto se encontrará con la resistencia del aire. Cuando la fuerza de la resistencia del aire es igual a la fuerza de la gravedad, el objeto ya no acelerar. Se ha alcanzado la velocidad terminal.

instrucciones

1 Determinar el coeficiente de resistencia aerodinámica, que es una función de la forma del objeto. Una bola de metal redondo tendrá un coeficiente de resistencia mucho menor que la misma cantidad de metal en forma en un sólido rectangular. Puede buscar los coeficientes de resistencia de diferentes formas, determinados experimentalmente mediante la colocación de objetos en túneles de viento y la medición de la resistencia resultante.

2 Medir la masa del objeto y su superficie frontal. Esta es el área que se tropieza con la resistencia del aire, por lo que cuanto mayor es la resistencia del aire pronto será igual a la fuerza de la gravedad y la más baja es la velocidad terminal resultante será.

3 Determinar la densidad atmosférica. Como se señaló anteriormente, la velocidad terminal se alcanza cuando la fuerza de resistencia del aire es exactamente igual a la fuerza de gravedad. Cuanto más gruesa sea la atmósfera, se alcanza la velocidad antes terminal. La atmósfera se hace más delgado en las zonas altas. Estos efectos son insignificantes si se encuentra muy cerca de la superficie de la tierra, pero se vuelven significativas muchos kilómetros por encima de ella. La temperatura también afecta a la densidad del aire. Para el aire cerca de la superficie de la tierra a 20 grados centígrados, la densidad del aire es de aproximadamente 1,2 Kg / m ^ 3.

4 Use la ecuación: V = raíz cuadrada de (2 m (g) / (Cd r A)), donde V = velocidad terminal, m = masa del objeto, g = aceleración de la gravedad (aproximadamente 9,8 m / s ^ 2 cerca de la tierra), Cd = coeficiente de resistencia aerodinámica, la densidad r = fluido (aire), y A = área de la superficie frontal del objeto.

Consejos y advertencias

  • No complicar las cosas. El nivel de precisión de un científico de la NASA podría requerir de un cálculo puede ser más de lo que necesita, y por lo tanto sus cálculos podría ser más complicado. Si el coeficiente de arrastre para un objeto de forma irregular no está disponible, se puede hacer una estimación razonable de 0,5 para un objeto que no es ni muy aerodinámica, como una bala, o unaerodynamic, como una placa plana. Los cambios en la densidad del aire con el aumento de la altitud o la temperatura pueden no ser significativos a menos que requiera un nivel muy alto de precisión o se está analizando un objeto que cae muy por encima de la superficie de la tierra. Por supuesto, si se está calculando la velocidad máxima de un objeto que cae en una atmósfera extraña, tendrá que ajustar todas las variables de la ecuación, incluida la densidad atmosférica y la aceleración de la gravedad cerca de la superficie de ese planeta.

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