Končna hitrost: padanje skozi upor

1 · Predvidi

Padalec pada skozi zrak, ki potiska nazaj z uporom, ki raste s hitrostjo. Če padalec prilagadi položaj telesa tako, da poveča ta zračni upor, ali je njegova ustaljena hitrost padanja (končna hitrost) na koncu višja, nižja ali enaka kot pri manjšem uporu?

• Večji zračni upor da višjo končno hitrost
• Končna hitrost je enaka, ne glede na zračni upor
• Večji zračni upor da nižjo končno hitrost

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev Končna hitrost. Padalec (žoga) začne pri vrhu prizora in pada pod težnostjo, nanj pa deluje zračni upor.
2. Preveri, da je sonda hitrosti pripeta na padalca, nato preveri njegovo maso in vrednost zračnega upora (frictionAir) v plošči Lastnosti.
3. Za vsako vrstico spodaj nastavi maso padalca in zračni upor v plošči Lastnosti, pogni simulacijo, dokler odčitek hitrosti sonde neha spreminjati (približeval se bo ustaljeni vrednosti, preden padalec doseže tla), in zabeleži to ustaljeno hitrost.

3 · Zberi podatke

Nariši zračni upor (os x) proti izmerjeni končni hitrosti (os y). Je razmerje premica? Kakšna oblika je?

4 · Analiziraj

1. Za vsako vrstico pomnoži izmerjeno končno hitrost z vrednostjo zračnega upora in nato s 60. Pristati bi moral blizu 9.8 × (1 − zračni upor), ne točno 9.8. Zakaj? Simulacija upor uporabi enkrat na sličico namesto zvezno, kar stane točno faktor (1 − zračni upor). Kaj ravnovesje še vedno pove o silah, ko padalec neha pospeševati?
2. Vsaka vrstica uporablja isto maso. Ali se masa kje pojavi v razmerju, ki si ga našel v prejšnjem vprašanju? Po tvojih podatkih doseže težji padalec v tej simulaciji drugačno končno hitrost kot lažji?

5 · Razširi

1. Pravi zračni upor raste s kvadratom hitrosti, ne neposredno s hitrostjo, njegova jakost pa je odvisna od prečnega prereza predmeta in mase. Napovej, kako bi se končna hitrost pravega padalca spremenila med položajem „rašpirjeni orel“ trebuhu navzdol in potopom noge navzdol — in zakaj masa za pravega padalca pomaga, čeprav v tvojih podatkih zgoraj ni.
2. Padalec odpre padalo, ki ostro poveča njegov zračni upor. Z razmerjem, ki si ga našel, napovej, kaj se zgodi z njegovo hitrostjo padanja takoj po odprtju kupole, in razloži, zakaj ne skoči takoj na novo končno hitrost.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov