Comment calculer la vitesse terminale

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les parachutistes atteignent finalement une vitesse maximale en tombant, même si la force de gravité dans le vide entraînera une accélération continue d'un objet? Un objet qui tombe atteindra une vitesse constante lorsqu'il y a une force de retenue, telle que la traînée de l'air. La force appliquée par gravité près d'un corps massif est généralement constante, mais des forces telles que la résistance de l'air augmentent plus vite l'objet qui tombe. S'il est autorisé à tomber librement pendant assez longtemps, un objet qui tombe atteindra une vitesse à laquelle la force de la traînée deviendra égale à la force de gravité, et les deux s'annuleront, provoquant la chute de l'objet à la même vitesse jusqu'à ce qu'il touche le sol. C'est ce qu'on appelle la vitesse terminale.

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Méthode un sur 3: Résolution de la vitesse terminale

1. un Utilisez la formule de vitesse terminale, v = la racine carrée de ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Insérez les valeurs suivantes dans cette formule pour résoudre v, vitesse terminale.
   • m = masse de l'objet qui tombe
   • g = l'accélération due à la gravité. Sur Terre, c'est environ 9,8 mètres par seconde.
   • ρ = la densité du fluide traversé par l'objet.
   • A = la zone projetée de l'objet. Cela signifie la zone de l'objet si vous l'avez projeté sur un plan perpendiculaire à la direction dans laquelle l'objet se déplace.
   • C = le coefficient de traînée. Ce nombre dépend de la forme de l'objet. Plus la forme est profilée, plus le coefficient est bas. Vous pouvez rechercher des coefficients de traînée approximatifs.
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Méthode 2 sur 3: Trouvez la force gravitationnelle

1. un Trouvez la masse de l'objet qui tombe. Cela devrait être mesuré en grammes ou en kilogrammes, dans le système métrique.
   • Si vous utilisez le système impérial, rappelez-vous que les livres ne sont pas en fait une unité de masse, mais de force. L'unité de masse dans le système impérial est la livre-masse (lbm), qui sous la force gravitationnelle à la surface de la terre subirait une force de 32 livres-force (lbf). Par exemple, si une personne pèse 160 livres sur terre, cette personne ressent en fait 160 lbf, mais sa masse est de 5 lbm.
2. 2 Connaissez l'accélération due à la gravité de la Terre. Assez proche de la terre pour rencontrer la résistance de l'air, cette accélération est de 9,8 mètres par seconde au carré, soit 32 pieds par seconde au carré.
3. 3 Calculez l'attraction de gravité vers le bas. La force avec laquelle l'objet qui tombe est abaissé est égale à la masse de l'objet multipliée par l'accélération due à la gravité, ou F = MA. Ce nombre, multiplié par deux, va en haut de la formule de vitesse terminale.
   • Dans le système impérial, il s'agit du lbf de l'objet, le nombre communément appelé poids. C'est plus correctement la masse en lbm fois 32 pieds par seconde au carré. Dans le système métrique, la force est la masse en grammes multipliée par 9,8 mètres par seconde au carré.
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Méthode 3 sur 3: Déterminer la force de traînée

1. un Obtenez la densité du support. Pour un objet tombant à travers l'atmosphère terrestre, la densité va changer en fonction de l'altitude et de la température de l'air. Cela rend le calcul de la vitesse terminale d'un objet en chute particulièrement difficile, car la densité de l'air changera à mesure que l'objet perd de l'altitude. Cependant, vous pouvez rechercher des densités d'air approximatives dans les manuels et autres références.
   • À titre indicatif, la densité de l'air au niveau de la mer lorsque la température est de 15 ° C est de 1,225 kg / m3.
2. 2 Estimez le coefficient de traînée de l'objet. Ce nombre est basé sur la rationalisation de l'objet. Malheureusement, il s'agit d'un nombre très complexe à calculer et implique de faire certaines hypothèses scientifiques. N'essayez pas de calculer vous-même le coefficient de traînée sans l'aide d'une soufflerie et de sérieux calculs aérodynamiques. Recherchez plutôt une approximation basée sur un objet de forme similaire.
3. 3 Calculez la surface projetée de l'objet. La dernière variable que vous devez connaître est la zone de section présentée par l'objet au support. Imaginez la silhouette de l'objet qui tombe en regardant en regardant directement en dessous. Cette forme, projetée sur un plan, est la zone projetée. Encore une fois, c'est une valeur difficile à calculer avec autre chose que des objets géométriques simples.
4. 4 Déterminez la force de traînée qui s'oppose à la traction vers le bas de la gravité. Si vous connaissez la vitesse de l'objet, mais pas la force de traînée, vous pouvez utiliser la formule pour calculer la force de traînée. C'est (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2. Publicité

Questions et réponses de la communauté

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• Question Si la goutte tombe librement avec la vitesse terminale, que va-t-il se passer? Il continuera à tomber à cette vitesse sans accélérer jusqu'à ce qu'il heurte quelque chose.
• Question Qu'est-ce que le base jump? B.A.S.E est un acronyme pour Bâtiments, Antennes, Portées et Terre. Le BASE jump est un sport extrême dans lequel vous sautez de ces différentes formes et déployez un petit parachute.
• Question Quelle est la vitesse terminale? Ben Halford Dépend du poids, de la forme et de la densité de l'air. Par conséquent, vous avez un moyen de le calculer, car ce n'est pas une constante.
• Question Comment trouver la vitesse terminale avec uniquement le rayon et la masse? Vous ne pouvez pas. Vous avez besoin de plus d'informations pour résoudre l'équation.
• Question La vitesse terminale dans l'espace est-elle égale à la vitesse de la lumière? Matt Pattok Tout ce qui a une masse nécessite une force infinie pour atteindre la vitesse de la lumière, donc même dans le vide, il est impossible d'atteindre la vitesse de la lumière. C'est vraiment compliqué, car la lumière est composée de photons, qui sont des particules sans masse. En raison de cette loi, la vitesse terminale dans le vide serait de 99,999 ...% de la vitesse de la lumière. Selon la théorie de la relativité spéciale d'Einstein, cela provoque également un voyage dans le temps dans le futur, car l'approche de la vitesse de la lumière ralentit le temps. Si vous pouviez voyager plus vite que la lumière, la vitesse terminale serait totalement inexistante (vous continueriez à accélérer). Fondamentalement, la vitesse terminale dans l'espace est un tout petit peu plus lente que la lumière.
• Question Quel est le changement d'élan d'une voiture de 950 kg qui passe de 40 m / s à 31 m / s? Momentum (kgm / s) est égal à la masse (kg) multipliée par la vitesse (m / s). 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s - 38000kgm / s = -8550kgm / s
• Question Quelle est la distance requise pour qu'une masse de 100 kg en chute libre atteigne la T.V.? Selon la définition d'une chute libre, il n'y a pas de résistance à l'air. Puisque la vitesse terminale est atteinte lorsque la force de résistance de l'air = la force de gravité, cette question est une question piège.
• Question Comment puis-je déterminer la vitesse terminale de l'objet flottant comme un petit bateau? La vitesse terminale fait référence à la vitesse d'équilibre lorsqu'un objet tombe à travers un milieu. Le bateau n'a pas de vitesse par rapport au milieu le plus pertinent, l'eau. Si le bateau coulait, il pourrait alors obtenir une vitesse terminale, auquel cas la discussion ci-dessus s'applique.
• Question Comment calculer la vitesse de chute d'un parachutiste après avoir atteint la vitesse terminale en utilisant le temps après avoir atteint la vitesse terminale et la distance tombée après avoir atteint la vitesse terminale? Si un parachutiste a atteint la télévision, il n'accélère plus vers le bas. Si vous connaissez le temps qu'il a passé depuis qu'il a atteint la télévision et que la distance a diminué, alors sa T.V. = dist / time. Cela est dû au fait que la composante d'accélération est nulle (car elle est à la vitesse terminale).
• Question Si un objet tombe à la vitesse terminale et qu'une force externe avec la même direction que la direction de chute est appliquée à l'objet, une nouvelle vitesse terminale serait-elle atteinte? Vous ajouteriez de la masse et modifieriez éventuellement la traînée. Vous auriez besoin de recalculer la comptabilisation d'un «objet» différent. Il est possible que l'objet secondaire ait été affecté par une densité d'air plus faible en raison du sillage du premier objet. Il est également possible que la traînée change radicalement car le flux d'air entre deux objets est très compliqué. Voir l'aérodynamique comme la F1 devant tenir compte des vortex. Il y aura sûrement un transfert d'énergie à l'impact, mais il reviendrait toujours à son téléviseur s'il restait suffisamment de temps dans l'air.

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• Pouvons-nous calculer la vitesse terminale lorsqu'on leur donne la valeur de la longueur, de la masse, de la résistance et de la densité de flux? Réponse
• Et si je n'ai que le temps, la masse et la distance, pas de densité à travers l'eau ou la zone, ou la force de traînée? Réponse
• J'ai lu que les «bombes» en ciment et en acier que l'armée utilise pendant l'entraînement provoquent un boom sonore lors de leur descente. Un objet qui tombe peut-il briser le mur du son? Réponse
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Conseils

• La vitesse terminale changera en fait légèrement pendant la chute libre. La gravité augmente légèrement à mesure que l'objet se rapproche du centre de la terre, mais la quantité est négligeable. La densité du support augmentera au fur et à mesure que l'objet descendra plus profondément dans le support. C'est un effet beaucoup plus perceptible. Un parachutiste ralentira en fait au fur et à mesure de la chute, car l'atmosphère devient de plus en plus épaisse à mesure que l'altitude baisse.
• Sans un parachute ouvert, un parachutiste heurterait le sol à environ 210 km / h.

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