終端速度の計算方法

真空中の重力によって物体が継続的に加速するのに、なぜスカイダイバーが落下時に最終的に最高速度に達するのか疑問に思ったことはありませんか？空中からの抗力などの拘束力があると、落下物は一定速度に達します。巨大な物体の近くで重力によって加えられる力はほとんど一定ですが、空気抵抗などの力は、落下する物体が速く進むにつれて増加します。十分な時間自由落下を許可すると、落下するオブジェクトは、抗力が重力と等しくなる速度に到達し、2つが互いに打ち消し合い、オブジェクトが同じ速度で落下するまで落下します。地面にぶつかる。これは終端速度と呼ばれます。

ステップ

方法 1 3の： 終端速度の解決

1. 1 終端速度の式を使用します。v=（（2 * m * g）/（ρ* A * C））の平方根。 次の値をその式に代入して、v、終端速度を解きます。
   • m =落下する物体の質量
   • g =重力による加速度。地球上では、これは毎秒約9.8メートルです。
   • ρ=オブジェクトが落下する流体の密度。
   • A =オブジェクトの投影面積。これは、オブジェクトが移動する方向に垂直な平面にオブジェクトを投影した場合のオブジェクトの領域を意味します。
   • C =抗力係数。この数は、オブジェクトの形状によって異なります。形状が合理化されるほど、係数は低くなります。いくつかのおおよその抗力係数を調べることができます。
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方法 2 3の： 重力を見つける

1. 1 落下する物体の質量を見つけます。 これは、メートル法でグラムまたはキログラムで測定する必要があります。
   • インペリアルシステムを使用している場合、ポンドは実際には質量の単位ではなく、力の単位であることを忘れないでください。帝国システムの質量の単位はポンド質量（lbm）であり、地表の重力下では32ポンド力（lbf）の力が発生します。たとえば、人の体重が地球上で160ポンドの場合、その人は実際には160 lbfを感じていますが、その質量は5lbmです。
2. 2 地球の重力による加速度を知ってください。 空気抵抗に遭遇するのに十分地球に近い場合、この加速度は9.8メートル/秒の2乗、または32フィート/秒の2乗です。
3. 3 下向きの重力を計算します。 落下する物体が引き下げられる力は、物体の質量に重力による加速度を掛けたものに等しくなります。つまり、F = MAです。この数値に2を掛けると、終端速度の式の先頭になります。
   • インペリアルシステムでは、これはオブジェクトのlbfであり、一般に重量と呼ばれる数値です。より適切には、lbm×32フィート/秒の2乗で表した質量です。メートル法では、力はグラム単位の質量に9.8メートル/秒の2乗を掛けたものです。
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方法 3 3の： 抗力を決定する

1. 1 媒体の密度を取得します。 地球の大気圏を落下する物体の場合、密度は高度と気温に基づいて変化します。これにより、落下する物体の終端速度の計算が特に困難になります。これは、物体が高度を失うと空気の密度が変化するためです。ただし、教科書やその他の参考資料でおおよその空気密度を調べることができます。
   • 大まかな目安として、15°Cの海面での空気の密度は1.225 kg / m3です。
2. 2 オブジェクトの抗力係数を推定します。 この数値は、オブジェクトがどれだけ合理化されているかに基づいています。残念ながら、計算するのは非常に複雑な数値であり、特定の科学的仮定を行う必要があります。風洞といくつかの深刻な空力計算の助けを借りずに、自分で抗力係数を計算しようとしないでください。代わりに、同様の形状のオブジェクトに基づいて近似を調べます。
3. 3 オブジェクトの投影面積を計算します。 知っておく必要のある最後の変数は、オブジェクトによって媒体に提示される断面積です。落下する物体の真下から見上げたときのシルエットを想像してみてください。平面に投影されたその形状が、投影された領域です。繰り返しますが、これは単純な幾何学的オブジェクト以外では計算するのが難しい値です。
4. 4 下向きの重力に対抗する抗力を計算します。 オブジェクトの速度はわかっているが抗力はわかっていない場合は、式を使用して抗力を計算できます。これは（C *ρ* A *（v ^ 2））/ 2です。広告

コミュニティQ＆A

• 質問終端速度で液滴が自由に落下する場合、どうなりますか？何かにぶつかるまで加速せずにその速度で落下し続けます。
• 質問ベースジャンピングとは何ですか？ B.A.S.Eは、Buildings、Antennas、Spans、およびEarthの頭字語です。ベースジャンピングは、これらのさまざまな形から飛び降りて小さなパラシュートを展開するエクストリームスポーツです。
• 質問終端速度とは何ですか？ ベンハルフォード 空気の重量、形状、密度によって異なります。したがって、定数ではないため、計算する方法があります。
• 質問半径と質量のみの終端速度を見つけるにはどうすればよいですか？できません。方程式を解くには、より多くの情報が必要です。
• 質問空間の終端速度は光速と同じですか？ マット・パトク 質量のあるものはすべて光速に到達するために無限の力を必要とするため、真空中でも光速に到達することは不可能です。光は質量のない粒子である光子で構成されているため、これは非常に複雑です。この法則により、真空中の終端速度は光速の99.999 ...％になります。アインシュタインの特殊相対性理論によると、光速に近づくと時間が遅くなるため、これは未来へのタイムトラベルも引き起こします。あなたが光より速く移動することができれば、終端速度は完全に存在しません（あなたは加速し続けるでしょう）。基本的に、宇宙での終端速度は、光よりもほんの少し遅いだけです。
• 質問40m / sから31m / sに移動する950kgの車の運動量の変化は何ですか？運動量（kgm / s）は、質量（kg）×速度（m / s）に等しくなります。 950kg * 40m / s = 38000kgm / s 950kg * 31m / s = 29450kgm / s 29450kgm / s-38000kgm / s = -8550kgm / s
• 質問自由落下する100kgの質量がテレビに到達するのに必要な距離はどれくらいですか？自由落下の定義により、空気抵抗はありません。空気抵抗の力=重力のときに終端速度に達するので、この質問はトリックの質問です。
• 質問小さなボートのように浮いている物体の終端速度をどのように決定できますか？終端速度とは、物体が媒体を通過するときの平衡速度を指します。ボートは、最も関連性の高い媒体である水に対して速度がありません。ボートが沈んでいる場合、終端速度を取得できます。その場合、上記の説明が適用されます。
• 質問終端速度に達した後の時間と終端速度に達した後の落下距離を使用して、スカイダイバーが終端速度に達した後に落下する速度を計算するにはどうすればよいですか？スカイダイバーがテレビに到達した場合、彼はもはや下向きに加速していません。彼がテレビに到達してから落ちた時間と距離が落ちたことがわかっている場合、彼のT.V. = dist / timeです。これは、加速度成分がゼロであるという事実によるものです（終端速度にあるため）。
• 質問物体が終端速度で落下し、落下方向と同じ方向の外力が物体に加えられた場合、新しい終端速度が達成されますか？質量を追加し、場合によっては抗力を変更します。別の「オブジェクト」のアカウンティングを再計算する必要があります。二次物体は、最初の物体の後流により、空気密度の低下の影響を受けた可能性があります。 2つのオブジェクト間の気流が非常に複雑なため、ドラッグが大幅に変化する可能性もあります。渦を考慮しなければならないF1のような空気力学を参照してください。衝突時には確かにある程度のエネルギー伝達がありますが、それでも十分な時間が空中にあると、テレビに戻ります。

• 長さ、質量、抵抗、および磁束密度の値が与えられたときに、終端速度を計算できますか？ 回答
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• 私は、軍が訓練中に使用するセメントと鋼の「爆弾」が彼らの降下にソニックブームを引き起こすことを読みました。落下物は音の壁を破ることができますか？ 回答
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• 異なる終端速度はありますか？ 回答

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チップ

• 終端速度は、実際には自由落下中にわずかに変化します。物体が地球の中心に近づくにつれて重力はわずかに上昇しますが、その量はごくわずかです。オブジェクトが媒体の奥深くに入ると、媒体の密度が高くなります。これははるかに顕著な効果です。スカイダイバーは、高度が下がるにつれて大気がますます厚くなるため、秋が進むにつれて実際に減速します。
• 開いたパラシュートがなければ、スカイダイバーは約130 mph（210 km / h）で地面に衝突します。