Verandert de eindsnelheidsvergelijking als de vloeistof water is?


Beste antwoord

De eindsnelheid is de snelheid die een vrij vallend lichaam bereikt in een vloeistof. Het kan worden bepaald met inachtneming van twee feiten: de versnelling van de zwaartekracht en de weerstandskracht die toeneemt met de snelheid. Dus in de lucht neemt de snelheid toe totdat de weerstand gelijk is aan het gewicht: in deze omstandigheden is er geen netto kracht beschikbaar en wordt de versnelling 0: eindsnelheid bereikt.

In lucht wordt één term verwaarloosd: de drijfkracht ( De wet van Archimede) omdat zijn invloed erg klein is, maar in water kun je dit niet verwaarlozen aangezien de dichtheid van water bijna 1000 keer die van lucht is en de kracht van de Archimede 1000 keer meer.

Dus als je een lichaam laat vallen in water is de kracht die het naar beneden duwt het gewicht minus de drijfkracht. De tweede wet van Newton F = m a kan worden gebruikt gezien het feit dat de kracht niet alleen het gewicht is, maar ook het gewicht verminderd met de kracht van de Archimedes. Gewicht is normaal W = mg = \ rho V g (waarbij \ rho de dichtheid van het lichaam is en V zijn volume), de kracht van Archimede is gelijk aan het gewicht van een gelijk volume water, dus A = \ rho\_W V g, waarbij \ rho\_W is de dichtheid van water.

Dit alles bij elkaar genomen, zal de tweede wet van Newton worden geschreven als (\ rho – \ rho\_W) V g = \ rho V a vandaar a = {{\ rho – \ rho\_W} \ over {\ rho}} g = (1 – {\ rho\_W \ over \ rho\_A}) g en dit is volkomen logisch, want als de dichtheid van het lichaam gelijk is aan die van water, zal het drijven en onder deze omstandigheden a = 0 als het zou moeten.

Na de beginfase begint het lichaam, dichter dan water, met een kleine versnelling naar beneden te vallen, maar desalniettemin neemt de snelheid toe als de sleepkracht. De eindsnelheid is de snelheid waarmee de sleepkracht gelijk is aan de verticale kracht, normaal veel lager dan in de lucht.

Zoals je kunt zien, zijn er overeenkomsten met de belangrijke (fundamentele) afwijking die bestaat uit rekening met de wet van Archimede.

Antwoord

Theoretisch nee, maar praktisch ja. In een omgeving die dicht bij het ideaal ligt, waar de weerstandscoëfficiënt constant is, blijft de vergelijking hetzelfde. In een realistische omgeving zul je meer turbulentie krijgen in een dichtere en stroperige vloeistof, wat leidt tot onvast gedrag en allerlei rare effecten die zich vertalen in een minder duidelijke en meer tabelgebaseerde manier om de werkelijke eindsnelheid te berekenen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *