Ribinis greitis: kritimas pro pasipriešinimą

1 · Spėk

Parašiutininkas krenta pro orą, kuris stumia atgal pasipriešinimo jėga, augančia su greičiu. Jei parašiutininkas pakeis kūno padėtį taip, kad padidintų tą oro pasipriešinimą, ar jo pastovusis kritimo greitis (ribinis greitis) galiausiai bus didesnis, mažesnis ar toks pat kaip su mažesniu pasipriešinimu?

• Didesnis oro pasipriešinimas duoda didesnį ribinį greitį
• Ribinis greitis toks pats nepriklausomai nuo oro pasipriešinimo
• Didesnis oro pasipriešinimas duoda mažesnį ribinį greitį

2 · Paruošk

1. Atidaryk Ribinio greičio eksperimentą. Parašiutininkas (rutulys) pradeda netoli scenos viršaus ir krenta veikiamas gravitacijos, o oro pasipriešinimas veikia jį.
2. Įsitikink, kad greičio zondas prikabintas prie parašiutininko, tada patikrink jo masę ir oro pasipriešinimo (frictionAir) reikšmę Savybių skydelyje.
3. Kiekvienai žemiau esančiai eilutei nustatyk parašiutininko masę ir oro pasipriešinimą Savybių skydelyje, paleisk simuliaciją, kol zondo greičio rodmuo nustos keistis (jis artės prie pastoviosios reikšmės dar prieš parašiutininkui pasiekiant grindis), ir užsirašyk tą pastovųjį greitį.

3 · Rink duomenis

Braižyk oro pasipriešinimą (x ašis) prieš išmatuotą ribinį greitį (y ašis). Ar ryšys tiesė? Kokios formos jis yra?

4 · Analizuok

1. Kiekvienai eilutei padaugink išmatuotą ribinį greitį iš oro pasipriešinimo reikšmės ir tada iš 60. Turėtum nusileisti arti 9.8 × (1 − oro pasipriešinimo), o ne tiksliai 9.8. Kodėl? Simuliacija taiko pasipriešinimą kartą per kadrą, o ne nuolat, ir tai kainuoja būtent vien (1 − oro pasipriešinimo) daugiklį. Ką balansas vis dar sako apie jėgas, kai parašiutininkas nustoja greitėti?
2. Kiekviena eilutė naudoja tą pačią masę. Ar masė kur nors pasirodo ryšyje, kurį radai ankstesniame klausime? Pagal savo duomenis, ar sunkesnis parašiutininkas šioje simuliacijoje pasiekia kitokį ribinį greitį nei lengvesnis?

5 · Išplėsk

1. Realusis oro pasipriešinimas auga su greičio kvadratu, o ne tiesiogiai su greičiu, ir jo stipris priklauso nuo objekto skerspjūvio ploto ir masės. Prognozuok, kaip realaus parašiutininko ribinis greitis keistųsi tarp pilvu žemyn „išskėstų rankų“ padėties ir kojomis žemyn niro — ir kodėl masė reiškia realiam parašiutininkui, nors tavo aukščiau esančiuose duomenyse nereiškė.
2. Parašiutininkas atidaro parašiutą, kuris staigiai padidina jo oro pasipriešinimą. Naudodamas rastą ryšį prognozuok, kas atsitinka jo kritimo greičiui vos tik skėčiui atsivėrus, ir paaiškink, kodėl jis neperšoka akimirksniu prie naujojo ribinio greičio.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai