Pernah terfikir mengapa para penerjun akhirnya mencapai kelajuan penuh ketika jatuh, ketika daya graviti dalam vakum akan menyebabkan objek memecut secara seragam? Objek yang jatuh akan mencapai halaju yang tetap apabila terdapat daya seret, seperti seretan udara. Daya yang diberikan oleh graviti di dekat badan besar biasanya tetap, tetapi daya, seperti rintangan udara, meningkat dengan lebih cepat ketika objek jatuh. Sekiranya dibiarkan jatuh dengan bebas untuk waktu yang cukup lama, objek yang jatuh akan mencapai kelajuan di mana daya geseran menjadi sama dengan daya graviti, dan keduanya akan saling membatalkan satu sama lain, menyebabkan objek itu jatuh pada kelajuan yang sama sehingga memukul tanah. Kelajuan ini dipanggil halaju terminal.
Langkah
Kaedah 1 dari 3: Mencari Kelajuan Terminal
Langkah 1. Gunakan formula halaju terminal, v = punca kuasa dua ((2 * m * g) / (ρ * A * C))
Masukkan nilai berikut ke dalam formula untuk mencari v, halaju terminal.
- m = jisim objek yang jatuh
- g = pecutan kerana graviti. Di Bumi, pecutan ini sekitar 9.8 meter sesaat sesaat.
- = ketumpatan bendalir yang melewati objek jatuh.
- A = kawasan objek yang diunjurkan. Ini bermaksud kawasan objek jika anda memproyeksikannya ke satah yang berserenjang dengan arah objek bergerak.
- C = Pekali rintangan. Nombor ini bergantung pada bentuk objek. Objek yang lebih aerodinamik, semakin kecil pekali. Anda boleh mendapatkan beberapa pekali seretan anggaran di sini.
Kaedah 2 dari 3: Cari Gaya Graviti
Langkah 1. Cari jisim objek yang jatuh
Jisim ini lebih baik diukur dalam gram atau kilogram, dalam sistem metrik.
Sekiranya anda menggunakan sistem kekaisaran, ingat bahawa pound bukanlah unit jisim, tetapi kekuatan. Unit jisim dalam sistem kekaisaran adalah massa pound (lbm), yang di bawah pengaruh gaya gravitasi permukaan bumi, akan merasakan kekuatan 32 pound-force (lbf). Sebagai contoh, jika seseorang mempunyai berat 160 paun di bumi, orang itu benar-benar merasakan 160 lbf, tetapi jisimnya adalah 5 lbm
Langkah 2. Ketahui pecutan kerana graviti Bumi
Cukup dekat ke bumi untuk mengatasi rintangan udara, pecutan ini adalah 9,8 meter per detik kuadrat, atau 32 kaki per detik kuasa dua.
Langkah 3. Hitung tarikan graviti ke bawah
Daya yang menarik objek ke bawah sama dengan jisim objek kali pecutan kerana graviti, atau F = Ma. Nombor ini, didarabkan dengan dua, adalah separuh atas formula halaju terminal.
Dalam sistem kekaisaran, kekuatan ini adalah lbf objek, nombor yang biasanya disebut berat. Lebih tepatnya, jisim dalam lbm kali 32 kaki per saat kuasa dua. Dalam sistem metrik, daya adalah jisim dalam gram kali 9.8 meter per saat kuasa dua
Kaedah 3 dari 3: Tentukan Rintangan
Langkah 1. Cari ketumpatan medium
Untuk objek yang jatuh di atmosfer Bumi, ketumpatannya akan berubah dengan ketinggian dan suhu udara. Ini menjadikan pengiraan kecepatan terminal objek yang jatuh sangat sukar, kerana ketumpatan udara akan berubah ketika objek kehilangan ketinggian. Walau bagaimanapun, anda boleh melihat anggaran ketumpatan udara dalam buku pakej dan rujukan lain.
Sebagai panduan kasar, ketumpatan udara di permukaan laut pada suhu 15 ° C adalah 1,225 kg / m3
Langkah 2. Anggarkan pekali rintangan objek
Nombor ini berdasarkan bagaimana aerodinamik objek. Malangnya, ini sangat rumit untuk dikira, dan melibatkan membuat anggaran saintifik tertentu. Jangan cuba mengira pekali seretan sendiri tanpa bantuan terowong angin dan matematik aerodinamik yang rumit. Namun, cari anggaran berdasarkan objek yang hampir sama bentuknya.
Langkah 3. Hitung kawasan unjuran objek
Pemboleh ubah terakhir yang perlu anda ketahui adalah kawasan objek yang menyentuh medium. Bayangkan bayangan objek jatuh yang dapat dilihat apabila dilihat secara langsung dari bawah objek. Bentuknya, yang diproyeksikan pada pesawat, adalah kawasan unjuran. Sekali lagi, ini adalah nilai yang sukar untuk dikira untuk objek apa pun, kecuali objek geometri sederhana.
Langkah 4. Cari daya seret terhadap tarikan graviti ke bawah
Sekiranya anda mengetahui halaju objek, tetapi tidak mengetahui daya seretnya, anda boleh menggunakan formula ini untuk mengira daya seret. Rumusnya adalah (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.
Petua
- Kelajuan terminal sebenar akan berubah sedikit semasa freefall. Graviti meningkat sedikit ketika objek semakin dekat dengan pusat bumi, tetapi besarannya dapat diabaikan. Ketumpatan medium akan meningkat apabila objek semakin mendalam ke medium. Kesan ini akan lebih kelihatan. Seorang penerjun payung akan menjadi perlahan semasa musim luruh kerana suasananya menjadi lebih tebal apabila ketinggiannya semakin berkurang.
- Tanpa payung terjun terbuka, penerjun payung akan menghantam tanah dengan kecepatan 130 batu / jam (210 km / jam).
