진공 상태에서 자유 낙하시 물체가 가속을 멈추거나 끝 속도에 도달 할 수 있습니까?


최상 답변

“종단 속도”는 일종의 저항의 속성입니다. . 진공 상태에서는 저항이 없습니다.

하지만 에너지가 유한하기 때문에 무언가가 무한정 가속되는 것은 불가능합니다. 가속에 사용되는 것은 무엇이든 잠재적 에너지의 원천이며 최대 속도는 모든 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되는 것입니다.

위치 에너지가 중력이면 최대 속도는 탈출 속도와 같습니다. \ sqrt \ frac {2GM} r. If 물체는 매우 멀리서 들어오고 있습니다. 즉, 물체의 표면에 닿을 때의 속도입니다 (반경 r에서). 물체를 놓치거나 구멍을 뚫 으면 같은 방향으로 계속해서 중력으로 인해 속도가 느려지고 멀어 질수록 점점 줄어들고 멈추지 않습니다.

사실, 항상 물체의 방향으로 항상 가속된다는 점에 유의하십시오.이 예에서는 한 방향으로 제한하고 가속도가 중심을 통과 할 때 갑자기 방향이 바뀝니다. 더 현실적으로, 두 방향으로 움직일 수 있습니다.이 경우 동일한 양만큼 계속 가속되지만 방향은 항상 바뀝니다. 그래서 그것은 “항상 가속하지만, 그것의 속도는 항상 가속 방향의 지속적인 변화에 의해 제한됩니다. 한계의 경우, 그것은”완전한 원이고 속도는 항상 같습니다. 좀 더 일반적인 경우는 타원으로, 한 초점에 객체가있는 경우, 그쪽에 가까워 질수록 더 빨라지고 더 멀어집니다. 다른 한도의 경우 타원은 선으로 늘어나고 객체가 진자처럼 움직입니다 (궤도하는 물체에 부딪히지 않는 한). [Pedro Gómez Alvarez에게 그것을 지적합니다.]

에너지 원이 로켓이라면, 그런 다음 실제 한계는 Tsiolkovsky 로켓 방정식에 의해 주어지며, 이는 연료를 당신과 함께 들어 올려야하는 효과를 계산합니다.

임의의 가속에 대해 제가 드릴 수있는 최선의 방법은 레이저 추진이라고 불리는 레이저 이론적으로는 무한히 가속 할 수 있지만 실제로는 먼 거리에 걸쳐 긴밀하게 레이저를 집중시킬 수는 없습니다. 파장에 따라 이론적 인 한계가있을 수 있지만 만약 있다면 나는 그것을 모른다.

어, 어쨌든 요점은 공기 저항에 대해 걱정할 필요가 없다는 것입니다. 터미널 속도의 원인입니다. 하지만 조만간 에너지가 부족하기 때문에 영원히 가속 할 수는 없습니다.

답변

일반적으로 사람들은 종말 속도를 생각할 때 떨어지는 물체를 생각합니다. , 이는 공기 저항 = 중력이 가속되지 않아 물체가 최종 속도에 도달 할 때까지 더 빠르고 빠르게 떨어집니다.

그러나 낙하 물체가 “자연 최대”속도에 도달한다는 개념은 외부에 적용될 수 있습니다. 공기 저항 시나리오도 있습니다.

Lenz의 법칙

유도 전류의 방향은 항상 그 원인이 된 변화에 반대하는 방향입니다.

예를 들어 설명하겠습니다 .https : //www.learncbse.in/ncert -exemplar-problems-class-12-physics-electromagnetic-induction /

이 이미지에는 금속 막대가 있습니다. 크기가 B 인 자기장을 가리키는 경사면 아래로 굴러 감 바로 위쪽으로 이동합니다.

오른쪽에서 세력의 분해를 볼 수 있습니다. 우리는 기울기를 따르는 힘에 가장 관심이 있습니다. mg \ sin \ theta (경사를 따라 중력의 구성 요소)와 F\_m \ cos \ theta (경사를 따라 자력의 구성 요소)입니다. 실제 자기력은 왼손 법칙으로 인해 수평입니다. Lenz의 법칙은 유도 된 자기력이 물체의 속도를 늦추기 위해 뒤로 향해야한다고 말합니다 (움직이는 물체는 전류 (따라서 힘)를 유도하기 때문입니다).

중력으로 인해 물체의 속도가 빨라짐에 따라 자기력이 평형에 도달 할 때까지 증가합니다. 이 평형은 막대의 끝 속도입니다. 공기 저항이 필요하지 않으므로 진공 상태에서도 작동합니다.

몇 가지 계산을 해봅시다.

유도 된 e.m.f. 다음과 같이 지정됩니다.

\ epsilon = Blv \ cos \ theta

여기서 l 은 막대의 길이이고 v 는 속도입니다

옴의 법칙을 사용하면 전류를 다음과 같이 얻을 수 있습니다.

I = \ frac { V} {R} = \ frac {Blv \ cos \ theta} {R}

유도 자기력은 다음과 같이 주어집니다.

F\_m = BIl = \ frac {B ^ 2l ^ 2v \ cos \ theta} {R}

이제 순 힘이 0 일 때를 찾아야합니다.즉

F\_m \ cos \ theta = mg \ sin \ theta

\ frac {B ^ 2l ^ 2v \ cos ^ 2 \ theta} {R} = mg \ sin \ theta

우리에게 터미널 속도 제공

v = \ frac {mgR \ tan \ theta} {B ^ 2 l ^ 2 \ cos \ theta}

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