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落下オブジェクトの最大速度をどのように計算しますか?

落下オブジェクトの最大速度は、その末端速度と呼ばれます 。空気抵抗の力が重力の力に等しいときに、自由に落下する物体が最終的に到達する一定の速度です。計算方法は次のとおりです。

1。関係する力を理解する:

* 重力: オブジェクトを下に引っ張り、加速します。

* 空気抵抗: オブジェクトの速度が増加するにつれて、動きの反対方向に作用し、増加します。

2。 式:

端子速度の式は次のとおりです。

v t =√(2mg /ρac d

どこ:

* v t =端子速度(m/s)

* m =オブジェクトの質量(kg)

* g =重力による加速(9.8 m/s²)

* ρ =流体の密度(この場合は空気、kg/m³)

* a =オブジェクトの横断面積(m²)

* c d =ドラッグ係数(寸法なし)

3。 コンポーネントの説明:

* 質量(m): より重いオブジェクトは、より大きな重力を経験し、より高い末端速度につながります。

* 重力による加速(g): この値は地球の表面の近くで一定のままです。

* 流体の密度(ρ): 水のような密度の高い液体は、より多くの抵抗性を提供し、末端速度が低くなります。空気密度は高度と温度によって異なります。

* 横断面積(a): より大きな断面積は、より多くの空気抵抗を意味し、末端速度が低くなります。

* ドラッグ係数(c d ): この無次元数は、オブジェクトの形状を説明します。 合理化された形状(弾丸のような)は、空力形状(パラシュートのような)よりも低い抗力係数を持っています。

4。 例:

80 kgの質量、断面積1m²、0.8の抗力係数、密度が1.2 kg/m³の空気中に落ちるスカイダイバーの端子速度を見つけたいとしましょう。

* v t =√(2 * 80 kg * 9.8 m/s²/(1.2 kg/m³ *1m² * 0.8))

* v t ≈57m/s (約127 mph)

5。 重要なメモ:

*この式は、オブジェクトが垂直に落ちていることを前提としています。

*ドラッグ係数(c d )不規則な形状のオブジェクトを正確に決定するのが難しい複雑な要因です。

*この計算は近似を提供します。現実には、風やオブジェクトの回転などの要因は、実際の末端速度に影響を与える可能性があります。

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