Terminal Velocity Hesaplayıcı

Terminal Velocity

Terminal hızı, özgürce düşen bir nesnenin sonunda ortanın direnişinin daha da hızlanmasını engelleyen sabit hızdır. Bu fenomen, yerçekimi kuvveti ve sürüklenme veya hava direnci gibi üst düzey dirençli kuvvetler arasındaki denge nedeniyle meydana gelir.

Terminal Velocity Arkasındaki Fizik

Bir nesne hava yoluyla düşerken, iki temel güç buna bağlıdır:

• Ağırlık kuvveti (Fg): Ağırlık nedeniyle aşağı güç, Fg = mg olarak hesaplandı, nerede m kütle ve g yerçekimi nedeniyle hızlanır (9.81 m/s2)
• Drag kuvveti (Fd): Cd = 1⁄2ACACdv2 olarak hesaplanan nesne hızına bağlı olan üst düzey direnç gücü,,'nin hava yoğunluğu olduğu yerde, A'nın kesitsel alanı, Cd hızlanıyor ve v hızlanıyor

Başlangıçta, bir nesne düşmeye başladığında, ağırlığı sürüklenme gücünü aşıyor, hızlandırmaya neden oluyor. Ancak, hız arttıkça, sürüklenme gücü de ağırlık kuvvetine eşit olana kadar artmaktadır. Bu noktada, net güç sıfır hale gelir ve nesne sabit bir hızda düşmeye devam eder - terminal hızı.

Terminal Velocity Etkileyen Faktörler

Birkaç önemli faktör bir nesnenin terminal hızını etkiler:

1. Mass and Kilo

Heavier nesneler genellikle daha yüksek terminal ve konumlara sahiptir. Kitle büyüdükçe, ağırlık kuvveti orantılı olarak artar, daha büyük bir sürüklenme gücü (ve böylece daha yüksek hız) denge elde etmek için gerektirir.

2. Cross-bölümal Alan Alanı

Hareket yönüne kesitsel alan terminal hızını önemli ölçüde etkiler. Daha fazla hava direnci ve daha düşük bir terminal hızıyla daha büyük bir alan sonuçları. Bu, bir gökyüzünün neden kollarını ve bacaklarını etkili bölgeyi artırmak için dökme hızını azaltabileceğini açıklıyor.

3. Drag Co effective

drag katsayısı bir nesnenin şeklinin aerodinamik verimliliğini temsil eder. Akışkan şekillerle nesneler (düşük sürüklenme katları) daha az hava direnci yaşar ve böylece daha yüksek terminal ve konumlar düzensiz şekiller ve yüksek sürüklenme katları ile karşılaştırılır.

4. Akışkanlar

Terminal hızı, sıvı yoğunluğun kare köküne karşı orantılıdır. Yoğun sıvılarda (havaya kıyasla su gibi), nesneler terminal hızlarına daha hızlı ulaşır ve terminal hızı daha düşüktür. Bu, nesnelerin havadan daha yavaş suya düştüğünü açıklıyor.

Terminal Velocity in different Scenarios

Gökyüzü

Bir kar-to-düşün pozisyonunda tipik bir gökver (makır hava direnci) yaklaşık 195 km/h (54 m/s) terminal hızına sahiptir. Vücut konumunu bir baş aşağı (hava direncini optimize etmek), aynı gökver 320 km/h (90 m/s) hızlara ulaşabilir.

Küçük Objects ve Stokes Yasası

Toz parçacıkları veya küçük damlacıklar gibi çok küçük nesneler için, sürüklenme gücü hız kareden ziyade hız için orantılıdır. Bu ilişki Stokes Yasası tarafından tanımlanır:

the sıvı viskosity nerede, r parçacığın ikizidir ve v hızdır. Bu sonuçlar küçük nesneler için çok daha düşük terminal ve konumlarda, toz parçacıklarının neden uzun süre havada askıya alınabileceğini açıklayın.

Rain Rain

Raindrops genellikle küçük drizzle için 2 m/s arasındaki terminal ve konumlara büyük yağmur damlaları için 9 m /s'a ulaşır. Onların terminal hızı, artan hava direnci nedeniyle daha yüksek hızlarda daform veya kırılma eğilimi ile sınırlıdır.

Uygulamalar ve Implikasyonlar

Terminal hızını anlamak çok sayıda pratik uygulama vardır:

• Parachutes ve hava frenleri tasarımı
• Aerodinamik araçların geliştirilmesi
• Meteoroloji ve yağış analizi
• Yere düşen nesneler için güvenlik mühendisliği
• Jeoloji ve kimyadaki süreçleri

Mühendislik amaçları için, nesnelerin terminal hızını hesaplamak güvenlik ekipmanlarını tasarlamak, nesnelerin düşme davranışını tahmin etmek ve araçların ve spor ekipmanlarının aerodinamiklerini optimize etmek önemlidir.

Terminal hızı bir nesne tarafından elde edilebilir maksimum hız, bir sıvı (bu durumda hava).

terminal hızını hesaplamak için, bu adımları takip edin:

1. 1
   nesnenin kitlesini ölçün
2. 2
   haç-bölüm alanını belirler
3. 3
   nesnenin şekli için sürüklenme katını bulun
4. 4
   terminal hızını hesaplamak için formülü kullanın

Farklı şekiller için ortak sürüklenme katları:

• Sphere: 0.47
• Geometrik düz plaka: 1.17
• Akışkan vücut: 0.04
• Cube: 1.05