Mění se rovnice koncové rychlosti, pokud je tekutinou voda?


Nejlepší odpověď

Koncová rychlost je rychlost, kterou volně padající těleso dosáhne v kapalině. To lze určit s ohledem na dvě skutečnosti: gravitační zrychlení a odporová síla, která se zvyšuje s rychlostí. Takže ve vzduchu se rychlost zvyšuje, dokud se tažná síla nerovná hmotnosti: za těchto podmínek není k dispozici žádná čistá síla a zrychlení je 0: je dosažena konečná rychlost.

Ve vzduchu je zanedbán jeden termín: vztlaková síla ( Archimédův zákon), protože jeho vliv je velmi malý, ale ve vodě to nelze zanedbávat, protože hustota vody je téměř 1000krát větší než hustota vzduchu a Archimédova síla 1000krát větší.

Takže pokud necháte tělo spadnout ve vodě síla, která ji tlačí dolů, je jeho váha menší než vztlaková síla. Druhý zákon Newtonova F = m a lze použít vzhledem k tomu, že síla není jen váha, ale váha menší než Archimédova síla. Hmotnost je obvykle W = mg = \ rho V g (kde \ rho je hustota těla a V jeho objem), Archimédova síla se rovná hmotnosti stejného objemu vody, takže A = \ rho\_W V g, kde \ rho\_W je hustota vody.

Při tomto uvažování bude druhý Newtonův zákon zapsán jako (\ rho – \ rho\_W) V g = \ rho V a tedy a = {{\ rho – \ rho\_W} \ over {\ rho}} g = (1 – {\ rho\_W \ over \ rho\_A}) g a to dává naprosto smysl, protože pokud se hustota těla rovná vodě, bude plavat a za těchto podmínek a = 0 jako mělo by to.

Po úvodní fázi začne tělo hustší než voda s malým zrychlením klesat, ale přesto se rychlost zvyšuje tak, jak se táhne síla. Terminální rychlost bude rychlost, při které se síla tahu rovná vertikální síle, obvykle mnohem nižší než ve vzduchu.

Jak vidíte, existují podobnosti s důležitou (základní) odchylkou spočívající v zohlednění účet Archimedův zákon.

Odpověď

Teoreticky ne, ale prakticky ano. V prostředí blízkém ideálu, kde je součinitel odporu vzduchu konstantní, zůstává rovnice stejná. V realistickém prostředí začnete mít větší turbulence v hustší a viskózní kapalině, což povede k nestabilnímu chování a všemožným podivným účinkům, které se promítnou do méně jasného a tabulkově založeného způsobu výpočtu skutečné koncové rychlosti

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *