So berechnen Sie die Endgeschwindigkeit

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Fallschirmspringer beim Fallen schließlich eine Höchstgeschwindigkeit erreichen, obwohl die Schwerkraft im Vakuum dazu führt, dass ein Objekt kontinuierlich beschleunigt? Ein fallender Gegenstand erreicht eine konstante Geschwindigkeit, wenn eine Rückhaltekraft vorhanden ist, z. B. Luftwiderstand. Die Kraft, die durch die Schwerkraft in der Nähe eines massiven Körpers ausgeübt wird, ist größtenteils konstant, aber Kräfte wie der Luftwiderstand nehmen zu, je schneller das fallende Objekt geht. Wenn ein fallender Gegenstand lange genug frei fallen darf, erreicht er eine Geschwindigkeit, bei der die Kraft des Widerstands der Schwerkraft entspricht, und die beiden heben sich gegenseitig auf, wodurch das Objekt bis zu dieser Geschwindigkeit mit derselben Geschwindigkeit fällt trifft den Boden. Dies wird als Endgeschwindigkeit bezeichnet.



Methode ein von 3: Auflösen nach Endgeschwindigkeit

  1. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 1

    ein Verwenden Sie die Endgeschwindigkeitsformel v = Quadratwurzel von ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Fügen Sie die folgenden Werte in diese Formel ein, um nach v, Endgeschwindigkeit, zu suchen.
    • m = Masse des fallenden Objekts
    • g = die Erdbeschleunigung. Auf der Erde sind dies ungefähr 9,8 Meter pro Sekunde.
    • ρ = die Dichte der Flüssigkeit, durch die das Objekt fällt.
    • A = die projizierte Fläche des Objekts. Dies bedeutet die Fläche des Objekts, wenn Sie es auf eine Ebene projiziert haben, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objekts war.
    • C = der Widerstandsbeiwert. Diese Anzahl hängt von der Form des Objekts ab. Je schlanker die Form ist, desto niedriger ist der Koeffizient. Sie können einige ungefähre Widerstandsbeiwerte nachschlagen.
    Werbung

Methode 2 von 3: Finde die Gravitationskraft

  1. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 2

    ein Finden Sie die Masse des fallenden Objekts. Dies sollte im metrischen System in Gramm oder Kilogramm gemessen werden.
    • Wenn Sie das imperiale System verwenden, denken Sie daran, dass Pfund eigentlich keine Masseeinheit, sondern eine Krafteinheit sind. Die Masseneinheit im imperialen System ist die Pfundmasse (lbm), die unter der Gravitationskraft auf der Erdoberfläche eine Kraft von 32 Pfundkraft (lbf) erfahren würde. Wenn zum Beispiel eine Person 160 Pfund auf der Erde wiegt, fühlt diese Person tatsächlich 160 lbf, aber ihre Masse beträgt 5 lbm.
  2. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 3

    2 Kennen Sie die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft der Erde. Diese Beschleunigung ist nahe genug an der Erde, um auf Luftwiderstand zu stoßen, und beträgt 9,8 Meter pro Sekunde im Quadrat oder 32 Fuß pro Sekunde im Quadrat.
  3. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 4

    3 Berechnen Sie die Abwärtsbewegung der Schwerkraft. Die Kraft, mit der das fallende Objekt nach unten gezogen wird, entspricht der Masse mal der Beschleunigung des Objekts aufgrund der Schwerkraft oder F = MA. Diese Zahl, multipliziert mit zwei, steht oben in der Endgeschwindigkeitsformel.
    • Im imperialen System ist dies der lbf des Objekts, die Zahl, die üblicherweise als Gewicht bezeichnet wird. Es ist richtiger die Masse in lbm mal 32 Fuß pro Sekunde im Quadrat. Im metrischen System ist die Kraft die Masse in Gramm mal 9,8 Metern pro Sekunde im Quadrat.
    Werbung

Methode 3 von 3: Bestimmen Sie die Widerstandskraft

  1. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 5

    ein Holen Sie sich die Dichte des Mediums. Für ein Objekt, das durch die Erdatmosphäre fällt, ändert sich die Dichte basierend auf der Höhe und der Temperatur der Luft. Dies macht die Berechnung der Endgeschwindigkeit eines fallenden Objekts besonders schwierig, da sich die Dichte der Luft ändert, wenn das Objekt an Höhe verliert. Sie können jedoch die ungefähre Luftdichte in Lehrbüchern und anderen Referenzen nachschlagen.
    • Als grobe Richtlinie gilt, dass die Luftdichte auf Meereshöhe bei einer Temperatur von 15 ° C 1,225 kg / m3 beträgt.
  2. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 6

    2 Schätzen Sie den Luftwiderstandsbeiwert des Objekts. Diese Zahl basiert darauf, wie rational das Objekt ist. Leider ist die Berechnung sehr komplex und erfordert bestimmte wissenschaftliche Annahmen. Versuchen Sie nicht, den Luftwiderstandsbeiwert selbst ohne die Hilfe eines Windkanals und einiger ernsthafter aerodynamischer Berechnungen zu berechnen. Suchen Sie stattdessen nach einer Näherung, die auf einem ähnlich geformten Objekt basiert.
  3. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 7

    3 Berechnen Sie die projizierte Fläche des Objekts. Die letzte Variable, die Sie kennen müssen, ist die Schnittfläche, die das Objekt dem Medium präsentiert. Stellen Sie sich die Silhouette des fallenden Objekts vor, wenn Sie direkt darunter nach oben schauen. Diese auf eine Ebene projizierte Form ist die projizierte Fläche. Auch dies ist ein schwieriger Wert, der mit nichts anderem als einfachen geometrischen Objekten berechnet werden kann.
  4. Bild mit dem Titel Berechnen der Endgeschwindigkeit Schritt 8

    4 Finden Sie die Widerstandskraft heraus, die der Abwärtsbewegung der Schwerkraft entgegenwirkt. Wenn Sie die Geschwindigkeit des Objekts kennen, aber nicht die Widerstandskraft, können Sie die Formel verwenden, um die Widerstandskraft zu berechnen. Dies ist (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Werbung

Community Q & A.

Suche Neue Frage hinzufügen
  • Frage Wenn der Tropfen mit der Endgeschwindigkeit frei fällt, was passiert dann? Es wird weiterhin mit dieser Geschwindigkeit fallen, ohne zu beschleunigen, bis es auf etwas trifft.
  • Frage Was ist Base Jumping? B.A.S.E ist eine Abkürzung für Gebäude, Antennen, Spannweiten und Erde. BASE Jumping ist eine Extremsportart, bei der Sie von diesen verschiedenen Formen springen und einen kleinen Fallschirm einsetzen.
  • Frage Welche Geschwindigkeit ist Endgeschwindigkeit? Ben Halford Hängt vom Gewicht, der Form und der Dichte der Luft ab. Sie haben also eine Möglichkeit, dies zu berechnen, da es sich nicht um eine Konstante handelt.
  • Frage Wie finde ich die Endgeschwindigkeit nur mit Radius und Masse? Das kannst du nicht. Sie benötigen weitere Informationen, um die Gleichung zu lösen.
  • Frage Ist die Endgeschwindigkeit im Raum gleich der Lichtgeschwindigkeit? Matt Pattok Alles, was Masse hat, benötigt unendlich viel Kraft, um die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Selbst im Vakuum ist es unmöglich, die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Dies ist sehr kompliziert, da Licht aus Photonen besteht, die masselose Teilchen sind. Aufgrund dieses Gesetzes würde die Endgeschwindigkeit in einem Vakuum 99,999 ...% der Lichtgeschwindigkeit betragen. Nach Einsteins Theorie der Speziellen Relativitätstheorie führt dies auch zu Zeitreisen in die Zukunft, da die Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit die Zeit verlangsamt. Wenn Sie schneller als Licht fahren könnten, wäre die Endgeschwindigkeit überhaupt nicht vorhanden (Sie würden weiter beschleunigen). Grundsätzlich ist die Endgeschwindigkeit im Raum nur ein unendlich kleines bisschen langsamer als das Licht.
  • Frage Wie verändert sich der Impuls eines 950 kg schweren Autos, das von 40 m / s auf 31 m / s fährt? Der Impuls (kgm / s) entspricht der Masse (kg) mal der Geschwindigkeit (m / s). 950 kg * 40 m / s = 38000 kg / s 950 kg * 31 m / s = 29450 kg / s 29450 kg / s - 38000 kg / s = -8550 kg / s
  • Frage Wie groß ist der Abstand, den eine frei fallende Masse von 100 kg benötigt, um TV zu erreichen? Nach der Definition eines freien Falls gibt es keinen Luftwiderstand. Da die Endgeschwindigkeit erreicht wird, wenn die Kraft des Luftwiderstands = die Schwerkraft ist, ist diese Frage eine Trickfrage.
  • Frage Wie kann ich die Endgeschwindigkeit des schwimmenden Objekts wie bei einem kleinen Boot bestimmen? Die Endgeschwindigkeit bezieht sich auf die Gleichgewichtsgeschwindigkeit, wenn ein Objekt durch ein Medium fällt. Das Boot hat keine Geschwindigkeit relativ zum relevantesten Medium, dem Wasser. Wenn das Boot sinkt, kann es eine Endgeschwindigkeit erhalten. In diesem Fall gilt die obige Diskussion.
  • Frage Wie berechne ich die Geschwindigkeit, mit der ein Fallschirmspringer nach Erreichen der Endgeschwindigkeit fällt, anhand der Zeit nach Erreichen der Endgeschwindigkeit und der Entfernung, die nach Erreichen der Endgeschwindigkeit gefallen ist? Wenn ein Fallschirmspringer das Fernsehen erreicht hat, beschleunigt er nicht mehr nach unten. Wenn Sie die Zeit kennen, die er seit dem Erreichen des Fernsehgeräts gefallen ist, und die Entfernung, die gefallen ist, dann ist sein TV = dist / time. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Beschleunigungskomponente Null ist (aufgrund der Endgeschwindigkeit).
  • Frage Wenn ein Objekt mit Endgeschwindigkeit fällt und eine externe Kraft mit der gleichen Richtung wie die Fallrichtung auf das Objekt ausgeübt wird, würde eine neue Endgeschwindigkeit erreicht werden? Sie würden Masse hinzufügen und möglicherweise den Luftwiderstand ändern. Sie müssten die Buchhaltung für ein anderes 'Objekt' neu berechnen. Es ist möglich, dass das sekundäre Objekt aufgrund des Nachlaufs des ersten Objekts von einer geringeren Luftdichte betroffen war. Es ist auch möglich, dass sich der Luftwiderstand drastisch ändert, da der Luftstrom zwischen zwei Objekten sehr kompliziert ist. Sehen Sie, wie Aerodynamik wie F1 Wirbel berücksichtigen muss. Es wird sicherlich eine gewisse Energieübertragung beim Aufprall geben, aber es würde immer noch zu seinem Fernseher zurückkehren, wenn noch genügend Zeit in der Luft ist.
Weitere Antworten anzeigen Unbeantwortete Fragen
  • Können wir die Endgeschwindigkeit berechnen, wenn wir den Wert von Länge, Masse, Widerstand und Flussdichte angeben?
  • Was ist, wenn ich nur Zeit, Masse und Entfernung habe, keine Dichte durch Wasser oder Fläche oder Widerstandskraft?
  • Ich habe gelesen, dass die Zement- und Stahlbomben, die das Militär während des Trainings verwendet, bei ihrem Abstieg einen Überschallknall verursachen. Kann ein fallender Gegenstand die Schallmauer durchbrechen?
  • Wie berechne ich die resultierende Kraft auf den Fallschirmspringer, wenn seine Geschwindigkeit 5,5 m / s beträgt?
  • Gibt es unterschiedliche Endgeschwindigkeiten?
Weitere unbeantwortete Fragen anzeigen Frage stellen 200 Zeichen übrig Geben Sie Ihre E-Mail-Adresse an, um eine Nachricht zu erhalten, wenn diese Frage beantwortet wird. einreichen
Werbung

Video . Durch die Nutzung dieses Dienstes können einige Informationen mit YouTube geteilt werden.

Tipps

  • Die Endgeschwindigkeit ändert sich im freien Fall tatsächlich geringfügig. Die Schwerkraft steigt leicht an, wenn sich das Objekt dem Erdmittelpunkt nähert, aber die Menge ist vernachlässigbar. Die Dichte des Mediums steigt, wenn das Objekt tiefer in das Medium eindringt. Dies ist ein viel deutlicherer Effekt. Ein Fallschirmspringer wird im Verlauf des Sturzes tatsächlich langsamer, da die Atmosphäre mit abnehmender Höhe immer dichter wird.
  • Ohne einen offenen Fallschirm würde ein Fallschirmspringer mit einer Geschwindigkeit von 210 km / h auf den Boden treffen.

Werbung

Beliebte Themen

Eine Vorschau auf das Duell der ATP Dubai Tennis Championships in der zweiten Runde zwischen Stefanos Tsitsipas und Alexander Bublik.



Djokovic auf seinem Höhepunkt in Wimbledon Lucky Dip



Sms

SMS ist einfach zu machen, aber überraschend schwer richtig zu machen. Angesichts der Annehmlichkeiten, die uns technologische Fortschritte wie das Schreiben von SMS hinterlassen haben, ist es kein Wunder, dass die Menschen von sofortiger Befriedigung so getrieben werden. Dieses Plus und muss sein ...

Die Seahawks und Cowboys treffen sich in einem der aufregendsten Spiele der 3. Woche. So können Sie sich einen Live-Stream des Spiels ansehen, wenn Sie kein Kabel haben.



Verlieren durch Disqualifikation ist wahrscheinlich die schlimmste Art zu verlieren.