Mekaniks
Terminal velocity
Panoorin ang bilis na lumalapat nang mas maaga bago lumapag, at acceleration (a) na lumalapit sa 0 habang nahahabol ng air resistance ang gravity.
Terminal velocity — interactive na Mekaniks simulation. Panoorin ang bilis na lumalapat nang mas maaga bago lumapag, at acceleration (a) na lumalapit sa 0 habang nahahabol ng air resistance ang gravity. Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.
Terminal velocity
Habang bumibilis ang nahuhulog na bagay, lumalaki ang air drag hanggang bumalanse sa bigat. Bumabagsak sa zero ang acceleration at lumalapat ang bilis.
Bago ang terminal velocity, lumalampas ang bigat sa drag at humihigit ang bagay. Habang tumataas ang bilis, tumataas ang drag hanggang maging zero ang net force. Nahuhulog na lang sa halos constant na terminal speed ang bagay.
- F_net = mg − F_drag
- Sa terminal speed: a → 0
Investigation brief
Iplano ang tanong bago mo buksan ang lab
Ang brief ay kapareho ng prerendered na page: driving question, magkatunggaling hula, papel ng variable, governing law, setup, pagtatasa at prompt ng pagpapalawak — nananatiling nakikita at sa ganitong pagkakasunod.
Pangunahing tanong
Nahuhulog ang isang skydiver sa hangin, na bumabalik ng drag force na lumalaki kasama ng bilis. Kung baguhin ng skydiver ang posisyon ng katawan para dagdagan ang air drag, mas mataas, mas mababa, o pareho ba ang kanyang steady na bilis ng pagkahulog (terminal velocity)?
Mga hulang timbangin
- Mas malaking air drag ay nagbibigay ng mas mataas na terminal velocity
- Pareho ang terminal velocity anuman ang air drag
- Mas malaking air drag ay nagbibigay ng mas mababang terminal velocity
Mga papel ng variable
Ang itinatakda mo:
- Masa (kg)
- Air Drag
Ang sinusukat mo:
- Terminal Velocity (m/s)
- KE sa Terminal Velocity (J)
Paano tumatakbo ang investigation
- Buksan ang Terminal Velocity preset. Ang skydiver (bola) ay nagsisimula sa itaas ng scene at nahuhulog sa ilalim ng gravity habang kumikilos ang air drag.
- Tiyakin na nakakabit ang speed probe sa skydiver, tapos tingnan ang mass at air drag (frictionAir) value sa Properties panel.
- Para sa bawat hilera sa ibaba, itakda ang mass at air drag ng skydiver sa Properties panel, i-play ang simulation hanggang huminto ang pagbabago ng speed reading (lalapit ito sa steady na value bago dumating ang skydiver sa sahig), at itala ang steady na bilis na iyon.
Governing equation
Ikalawang Batas ni Newton sa Equilibrium — F = m·a
Ang net force ay katumbas ng mass beses acceleration. Habang bumibilis ang skydiver, lumalaki ang paitaas na drag force hanggang eksaktong mabalanse ang pababang hila ng gravity — ang net force (at samakatuwid ang acceleration) ay bumabagsak sa zero, at humihinto ang pagbabago ng bilis. Ang steady na bilis na iyon ang terminal velocity na sinusukat mo.
Kinetic Energy — KE = ½·m·v²
Ang kinetic energy ay kalahati ng mass beses square ng bilis. Kapag naabot ng skydiver ang terminal velocity, ito ang kinetic energy na dala niya sa natitirang pagkahulog — enerhiyang tuloy-tuloy na inaalis ng air resistance bilang init, panatili ang bilis.
Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet
- Para sa bawat hilera, i-multiply ang sinusukat mong terminal speed sa air drag value at pagkatapos sa 60. Dapat lumapit ka sa 9.8 × (1 − air drag), hindi eksaktong 9.8. Bakit? Isang beses kada frame inilalapat ng simulation ang drag sa halip na tuloy-tuloy, at ito ay may halagang isang factor na (1 − air drag). Ano pa rin ang sinasabi ng balanse tungkol sa mga puwersa kapag huminto na sa pagbilis ang skydiver?
- Parehong mass ang gamit ng bawat hilera. Lumilitaw ba ang mass kahit saan sa ugnayang nahanap mo? Batay sa data mo, abot ba ng ibang terminal velocity ang mas mabigat na skydiver kaysa magaan sa simulation na ito?
Saan ito lumilitaw lampas sa lab
- Ang tunay na air resistance ay lumalaki kasama ng square ng bilis, hindi direkta, at ang lakas nito ay nakadepende sa cross-sectional area at mass ng bagay. Hulaan kung paano magbabago ang terminal velocity ng tunay na skydiver sa pagitan ng belly-down na 'spread eagle' na posisyon at feet-down na dive — at bakit mahalaga ang mass para sa tunay na skydiver kahit hindi ito mahalaga sa data mo sa itaas.
- Binubuksan ng skydiver ang parachute, na biglang dinadagdagan ang air drag. Gamit ang nahanap na ugnayan, hulaan kung ano ang mangyayari sa bilis ng pagkahulog niya pagkabukas ng canopy, at ipaliwanag kung bakit hindi siya biglang lumilipat sa bagong terminal velocity.
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Mabuhay sa Terminal Velocity
- Piliin ang skydiver
- Pindutin ang I-play
- Lumalapat ang bilis
- Buksan ang data
- Nagawa mo ito!
Buksan ang interactive simulation para buuin ang scene, pindutin ang I-play, at tuklasin na may live na measurement at guided tutorial.