Beste antwoord
Eindsnelheid is een eigenschap van een soort weerstand . In een vacuüm is er geen weerstand.
Maar het is niet mogelijk dat iets oneindig versnelt, omdat energie eindig is. Wat er ook wordt gebruikt om te versnellen, het is een bron van potentiële energie, en het maximale snelheid is die waarbij al die potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie.
Als die potentiële energie gravitatie is, is die maximale snelheid hetzelfde als ontsnappingssnelheid, \ sqrt \ frac {2GM} r. het object komt van heel ver weg, dat is de snelheid die het zal hebben als het het oppervlak van het object raakt (bij straal r). Als het het object mist of door een gat erin gaat, zal het in dezelfde richting verdergaan, voortdurend vertragen door de zwaartekracht, die steeds minder wordt naarmate het verder gaat en nooit stopt.
Merk in feite op dat het de hele tijd versnelt, altijd in de richting van het object. In dat voorbeeld hebben we het beperkt tot één richting, en de versnelling verandert plotseling van richting als het door het centrum gaat. Realistischer is dat het kan beweging hebben in twee richtingen, in welk geval het continu met dezelfde hoeveelheid versnelt, maar de richting verandert altijd. Het accelereert dus altijd, maar zijn snelheid wordt altijd beperkt door de constante verandering van versnellingsrichting. In het uiterste geval is het een perfecte cirkel en is de snelheid altijd hetzelfde. In het meer algemene geval is het een ellips, waarbij het object op de ene focus staat, sneller wordt naarmate het die kant nadert en langzamer verder weg. In het andere limietgeval kan de ellips worden uitgerekt tot een lijn, en het object beweegt als een slinger (zolang het niet in het ding botst waar het rond draait). [Props aan Pedro Gómez Alvarez om daarop te wijzen.]
Als de energiebron een raket is, dan wordt de echte limiet gegeven door de Tsiolkovsky-raketvergelijking, die het effect berekent wanneer je je brandstof samen met je moet optillen.
Het beste wat ik je kan geven voor een willekeurige versnelling is een zonnezeil aangedreven door een laser, genaamd Laser voortstuwing. In theorie kan dat je oneindig versnellen, hoewel je in de praktijk “niet echt een laser zo strak kunt focussen over grote afstanden. Er kan een theoretische limiet zijn op basis van de golflengte, maar als die er is, weet ik het niet.
Het punt is hoe dan ook dat je je geen zorgen hoeft te maken over de luchtweerstand, namelijk wat veroorzaakt eindsnelheid. Maar je kunt ook “niet voor altijd accelereren, omdat je vroeg of laat geen energie meer hebt.
Antwoord
Normaal gesproken denken mensen aan eindsnelheid aan een vallend object. , die steeds sneller valt totdat luchtweerstand = zwaartekracht leidt tot geen versnelling en dus het object zijn eindsnelheid bereikt.
Het concept van een vallend object dat zijn natuurlijke maximale snelheid bereikt, kan echter buiten worden toegepast van luchtweerstandscenarios.
Laat me je voorstellen aan Wet van Lenz
De richting van een geïnduceerde stroom is altijd om de verandering die deze veroorzaakte tegen te werken
Ik zal het uitleggen met een voorbeeld https://www.learncbse.in/ncert -exemplar-problems-class-12-physics-electromagnetic-induction /
In deze afbeelding hebben we een metalen staaf een helling afrollen met een magnetisch veld van magnitude B wijzend recht omhoog gaan er doorheen.
Aan de rechterkant zien we een verdeling van de krachten. We zijn het meest bezorgd over de krachten langs de helling, die mg \ sin \ theta (de component van de zwaartekracht langs de helling) en F\_m \ cos \ theta (de component van de magnetische kracht langs de helling) zijn. Merk op dat de werkelijke magnetische kracht horizontaal is vanwege de linkerhandregel. De wet van Lenz vertelt ons dat de geïnduceerde magnetische kracht naar achteren moet wijzen om het object te vertragen (aangezien het bewegende object de stroom (en dus de kracht) induceerde)
Naarmate het object versnelt als gevolg van de zwaartekracht, neemt de magnetische kracht toe totdat ze een evenwicht bereiken. Dit evenwicht is de eindsnelheid van de staaf. Merk op hoe luchtweerstand niet nodig is, dus het werkt nog steeds in een vacuüm.
Laten we wat berekeningen doen
De geïnduceerde e.m.f. Wordt gegeven door
\ epsilon = Blv \ cos \ theta
Waarbij l de lengte van de staaf is en v is zijn snelheid
Met de wet van Ohm kunnen we ervoor zorgen dat de stroom is
I = \ frac { V} {R} = \ frac {Blv \ cos \ theta} {R}
De geïnduceerde magnetische kracht wordt gegeven door
F\_m = BIl = \ frac {B ^ 2l ^ 2v \ cos \ theta} {R}
Nu hoeven we alleen maar uit te zoeken wanneer de netto kracht nul is.Met andere woorden
F\_m \ cos \ theta = mg \ sin \ theta
\ frac {B ^ 2l ^ 2v \ cos ^ 2 \ theta} {R} = mg \ sin \ theta
Geeft ons de terminale snelheid om te zijn
v = \ frac {mgR \ tan \ theta} {B ^ 2 l ^ 2 \ cos \ theta}