ოდესმე გიფიქრიათ იმაზე, თუ რატომ მიაღწევენ საბოლოოდ პარაშუტისტები სრულ სიჩქარეს დაცემისას, როდესაც ვაკუუმში სიმძიმის ძალა გამოიწვევს საგნების ერთგვაროვან აჩქარებას? დაცემული ობიექტი მიაღწევს მუდმივ სიჩქარეს, როდესაც არსებობს გადაადგილების ძალა, მაგალითად ჰაერის გადაადგილება. გრავიტაციული ძალა დიდი სხეულის მახლობლად ჩვეულებრივ მუდმივია, მაგრამ ძალები, როგორიცაა ჰაერის წინააღმდეგობა, უფრო სწრაფად იზრდება ობიექტის დაცემისას. თუ ნებადართულია თავისუფლად დაცემა საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში, დაცემილი ობიექტი მიაღწევს სიჩქარეს, სადაც ხახუნის ძალა გრავიტაციული ძალის ტოლი გახდება და ორივე გააუქმებს ერთმანეთს, რის შედეგადაც ობიექტი ერთნაირი სიჩქარით დაეცემა სანამ არ დაარტყამს მიწა ამ სიჩქარეს ეწოდება ტერმინალური სიჩქარე.
ნაბიჯი
3 მეთოდი 1: ტერმინალური სიჩქარის პოვნა
ნაბიჯი 1. გამოიყენეთ ტერმინალური სიჩქარის ფორმულა, v = ((2*m*g)/(ρ*A*C)) კვადრატული ფესვი
შეაერთეთ შემდეგი მნიშვნელობები ფორმულაში, რომ იპოვოთ v, ტერმინალური სიჩქარე.
- m = დაცემული ობიექტის მასა
- g = აჩქარება გრავიტაციის გამო. დედამიწაზე ეს აჩქარება წამში დაახლოებით 9.8 მეტრია.
- = სითხის სიმკვრივე, რომლის გავლით გადის დაცემული ობიექტი.
- A = ობიექტის დაპროექტებული ფართობი. ეს ნიშნავს ობიექტის არეალს, თუ მას ასახავთ სიბრტყეზე, რომელიც პერპენდიკულარულია იმ მიმართულებით, სადაც ობიექტი მოძრაობს.
- C = წინააღმდეგობის კოეფიციენტი. ეს რიცხვი დამოკიდებულია ობიექტის ფორმაზე. რაც უფრო აეროდინამიკურია ობიექტი, მით უფრო მცირეა კოეფიციენტი. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ გადაადგილების სავარაუდო კოეფიციენტები აქ.
3 მეთოდი 2: იპოვეთ სიმძიმის ძალა
ნაბიჯი 1. იპოვეთ დაცემული ობიექტის მასა
ეს მასა სასურველია შეფასდეს გრამებში ან კილოგრამებში, მეტრულ სისტემაში.
თუ იყენებთ იმპერიულ სისტემას, გახსოვდეთ, რომ ფუნტი ნამდვილად არ არის მასის ერთეული, არამედ ძალის. მასის ერთეული იმპერიულ სისტემაში არის ფუნტი მასა (lbm), რომელიც დედამიწის ზედაპირის გრავიტაციული ძალის ზემოქმედებით იგრძნობს 32 ფუნტი ძალის (lbf) ძალას. მაგალითად, თუ ადამიანი იწონის 160 ფუნტს დედამიწაზე, ის რეალურად გრძნობს 160 ფუნტს, მაგრამ მასა არის 5 ფუნტი
ნაბიჯი 2. იცოდეთ აჩქარება დედამიწის გრავიტაციის გამო
დედამიწასთან საკმარისად ახლოს ჰაერის წინააღმდეგობის დასაძლევად, ეს აჩქარება არის 9.8 მეტრი წამში კვადრატში, ან 32 ფუტი წამში კვადრატში.
ნაბიჯი 3. გამოთვალეთ ქვევით გრავიტაციული მიზიდულობა
ძალა, რომელიც იშლება ობიექტის ქვემოთ, უტოლდება მასის მასას, რაც აჩქარებს სიმძიმის გამო, ან F = Ma. ეს რიცხვი, გამრავლებული ორზე, არის ტერმინალური სიჩქარის ფორმულის ზედა ნახევარი.
იმპერიულ სისტემაში ეს ძალა არის ობიექტის lbf, რიცხვი, რომელსაც ჩვეულებრივ წონას უწოდებენ. უფრო ზუსტად, მასა lbm– ზე 32 ფუტი წამში კვადრატში. მეტრულ სისტემაში ძალა არის მასა გრამებში 9,8 მეტრი წამში კვადრატში
მეთოდი 3 -დან 3: განსაზღვრეთ წინააღმდეგობა
ნაბიჯი 1. იპოვეთ საშუალო სიმკვრივე
დედამიწის ატმოსფეროში დაცემული ობიექტისთვის, მისი სიმკვრივე შეიცვლება სიმაღლისა და ჰაერის ტემპერატურის შესაბამისად. ეს ართულებს დაცემული ობიექტის ტერმინალური სიჩქარის გამოთვლას, რადგან ჰაერის სიმკვრივე შეიცვლება, როდესაც ობიექტი სიმაღლეს კარგავს. თუმცა, შეგიძლიათ იხილოთ ჰაერის სიმკვრივის შეფასებები პაკეტ წიგნებში და სხვა ცნობებში.
როგორც უხეში მეგზური, ჰაერის სიმკვრივე ზღვის დონეზე 15 ° C- ზე არის 1,225 კგ/მ 3
ნაბიჯი 2. შეაფასეთ ობიექტის წინააღმდეგობის კოეფიციენტი
ეს რიცხვი ემყარება იმას, თუ რამდენად აეროდინამიკურია ობიექტი. სამწუხაროდ, ამის გამოთვლა ძალიან რთულია და მოიცავს გარკვეულ მეცნიერულ შეფასებებს. ნუ ეცდებით გამოთვალოთ გადაადგილების კოეფიციენტი დამოუკიდებლად ქარის გვირაბებისა და რთული აეროდინამიკური მათემატიკის დახმარების გარეშე. ამასთან, მოიძიეთ შეფასებები ობიექტების საფუძველზე, რომლებიც თითქმის იდენტურია ფორმაში.
ნაბიჯი 3. გამოთვალეთ ობიექტის საპროექტო ფართობი
ბოლო ცვლადი, რომელიც უნდა იცოდეთ არის ობიექტის ფართობი, რომელიც ხვდება მედიუმს. წარმოიდგინეთ დაცემული ობიექტის სილუეტი, რომელიც ჩანს მაშინ, როდესაც უშუალოდ ობიექტის ქვემოდან ჩანს. ფორმა, რომელიც დაპროექტებულია სიბრტყეზე, არის პროექციის ფართობი. ისევ და ისევ, ეს არის რთული მნიშვნელობის გამოთვლა ნებისმიერი ობიექტისთვის, გარდა მარტივი გეომეტრიული ობიექტებისა.
ნაბიჯი 4. იპოვეთ გადაადგილების ძალა დაღმავალი გრავიტაციული მიზიდულობის საწინააღმდეგოდ
თუ თქვენ იცით ობიექტის სიჩქარე, მაგრამ არ იცით მისი ჩათრევა, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს ფორმულა გადაადგილების ძალის გამოსათვლელად. ფორმულა არის (C*ρ*A*(v^2))/2.
Რჩევები
- ფაქტობრივი ტერმინალის სიჩქარე ოდნავ შეიცვლება თავისუფალი დაცემის დროს. გრავიტაცია ოდნავ იზრდება, როდესაც ობიექტი უახლოვდება დედამიწის ცენტრს, მაგრამ მისი სიდიდე უმნიშვნელოა. საშუალო სიმკვრივე გაიზრდება, როდესაც ობიექტი ღრმად ჩადის მედიუმში. ეს ეფექტი უფრო თვალსაჩინო იქნება. პარაშუტისტი რეალურად შეანელებს შემოდგომის დროს, რადგან ატმოსფერო უფრო სქელი ხდება სიმაღლის შემცირებით.
- ღია პარაშუტის გარეშე, პარაშუტისტი დაეშვებოდა მიწაზე 130 მილი/სთ (210 კმ/სთ) სიჩქარით.
