Melhor resposta
“Velocidade terminal” é uma propriedade de algum tipo de resistência . No vácuo, não há resistência.
Mas não é possível que algo acelere indefinidamente, porque a energia é finita. O que quer que esteja sendo usado para acelerá-lo é uma fonte de energia potencial, e o máximo velocidade é aquela em que toda aquela energia potencial é convertida em energia cinética.
Se essa energia potencial for gravitacional, essa velocidade máxima é igual à velocidade de escape, \ sqrt \ frac {2GM} r. Se o objeto está vindo de muito longe, essa é a velocidade que ele terá quando atingir a superfície do objeto (no raio r). Se ele errar o objeto ou passar por um orifício nele, continuará na mesma direção, desacelerando continuamente devido à gravidade, que fica cada vez menos à medida que avança e nunca para.
Observe, na verdade, que ele está acelerando o tempo todo, sempre na direção do objeto. Nesse exemplo, nós o limitamos a uma direção, e a aceleração muda repentinamente de direção conforme passa pelo centro. Mais realisticamente, ele pode ter movimento em duas direções, caso em que está continuamente acelerando na mesma proporção, mas a direção sempre muda. Portanto, está sempre acelerando, mas sua velocidade é sempre limitada pela mudança constante da direção da aceleração. No caso limite, é um círculo perfeito, e a velocidade é sempre a mesma. No caso mais geral, é uma elipse, com o objeto em um foco, ficando mais rápido conforme se aproxima daquele lado e mais devagar mais longe. No outro caso limite, a elipse pode ser esticada em uma linha, e o objeto se move como um pêndulo (contanto que não bata no objeto em sua órbita). [Argumento a Pedro Gómez Alvarez por apontar isso.]
Se a fonte de energia é um foguete, então o limite real é dado pela equação do foguete de Tsiolkovsky, que calcula o efeito de ter que elevar seu combustível junto com você.
O melhor que posso dar para uma aceleração arbitrária é uma vela solar movida por um laser, chamado de propulsão a laser. Em teoria, isso pode acelerá-lo indefinidamente, embora na prática você não possa focar um laser tão fortemente em grandes distâncias. Pode haver um limite teórico com base no comprimento de onda, embora se houver eu não sei.
Bem, de qualquer maneira, o ponto é que você não precisa se preocupar com a resistência do ar, que é o que causa a velocidade terminal. Mas você não pode acelerar para sempre, porque mais cedo ou mais tarde você ficará sem energia.
Resposta
Normalmente, quando as pessoas pensam em velocidade terminal, elas pensam em um objeto em queda , que cai cada vez mais rápido até que a resistência do ar = gravidade levando a nenhuma aceleração e, assim, os objetos atingem sua velocidade terminal.
No entanto, o conceito de um objeto em queda atingindo sua velocidade “máxima natural” pode ser aplicado fora de cenários de resistência do ar também.
Deixe-me apresentar a você a Lei de Lenz
A direção de uma corrente induzida é sempre de modo a se opor à mudança que a causou
Vou explicar com um exemplohttps: //www.learncbse.in/ncert -exemplar-problems-class-12-physics-electromagnetic-induction /
Nesta imagem, temos uma haste de metal rolar em declive que tem um campo magnético de magnitude B apontando diretamente para cima passando por ele.
À direita, podemos ver uma divisão de forças. Estamos mais preocupados com as forças ao longo da encosta, que são mg \ sin \ theta (o componente da gravidade ao longo da encosta) e F\_m \ cos \ theta (o componente da força magnética ao longo da encosta). Observe que a força magnética real é horizontal devido à regra da mão esquerda. A Lei de Lenz nos diz que a força magnética induzida deve apontar para trás para diminuir a velocidade do objeto (já que o objeto em movimento é o que induziu a corrente (e, portanto, a força))
À medida que o objeto acelera devido à gravidade, a força magnética aumenta até atingir o equilíbrio. Este equilíbrio é a velocidade terminal da barra. Observe como a resistência do ar não é necessária, por isso ainda funcionará no vácuo.
Vamos fazer alguns cálculos
O e.m.f. induzido É dado por
\ epsilon = Blv \ cos \ theta
Onde l é o comprimento da haste e v é a sua velocidade
Usando a lei de Ohm, podemos fazer com que a corrente seja
I = \ frac { V} {R} = \ frac {Blv \ cos \ theta} {R}
A força magnética induzida é dada por
F\_m = BIl = \ frac {B ^ 2l ^ 2v \ cos \ theta} {R}
Agora só precisamos descobrir quando a força resultante é zero.Em outras palavras
F\_m \ cos \ theta = mg \ sin \ theta
\ frac {B ^ 2l ^ 2v \ cos ^ 2 \ theta} {R} = mg \ sin \ theta
Dando-nos a velocidade terminal como
v = \ frac {mgR \ tan \ theta} {B ^ 2 l ^ 2 \ cos \ theta}