యాంత్రిక శాస్త్రం
అంతిమ వేగం
గాలి నిరోధం గురుత్వాకర్షణను చేరుకోవడంతో, వడి భూమిని తాకే లోపే స్థిరం కావడం, త్వరణం (a) 0 వైపు పడిపోవడం చూడండి.
అంతిమ వేగం — ఇంటరాక్టివ్ యాంత్రిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. గాలి నిరోధం గురుత్వాకర్షణను చేరుకోవడంతో, వడి భూమిని తాకే లోపే స్థిరం కావడం, త్వరణం (a) 0 వైపు పడిపోవడం చూడండి. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
అంతిమ వేగం
పడుతున్న వస్తువు వేగవంతం కాగానే, గాలి నిరోధం భారాన్ని సమతూకం చేసేవరకు పెరుగుతుంది. అప్పుడు త్వరణం సున్నాకు పడిపోతుంది, వడి స్థిరమవుతుంది.
అంతిమ వేగానికి ముందు, భారం నిరోధాన్ని మించి వస్తువు వేగవంతం అవుతుంది. వడి పెరిగేకొద్దీ నిరోధం పెరిగి నికర బలం సున్నా అవుతుంది. ఆపై వస్తువు దాదాపు స్థిరమైన అంతిమ వేగంతో పడుతుంది.
- F_net = mg − F_drag
- అంతిమ వేగం వద్ద: a → 0
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
స్కైడైవర్ గాలిలో పడుతున్నాడు — గాలి వడితో పెరిగే నిరోధ బలంతో వెనక్కి తోస్తుంది. గాలి నిరోధాన్ని పెంచేలా శరీర స్థితి మార్చితే, స్థిర పతన వేగం (అంతిమ వేగం) ఎక్కువా, తక్కువా, అలాగేనా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- ఎక్కువ గాలి నిరోధం ఎక్కువ అంతిమ వేగాన్నిస్తుంది
- గాలి నిరోధం ఎంత ఉన్నా అంతిమ వేగం ఒకటే
- ఎక్కువ గాలి నిరోధం తక్కువ అంతిమ వేగాన్నిస్తుంది
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- ద్రవ్యరాశి (kg)
- గాలి డ్రాగ్
మీరు కొలిచేవి:
- అంతిమ వేగం (m/s)
- అంతిమ వేగం వద్ద KE (J)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- అంతిమ వేగం ప్రీసెట్ తెరవండి. స్కైడైవర్ (బంతి) దృశ్యం పైన ప్రారంభమై గురుత్వం కింద, గాలి నిరోధంతో పడుతుంది.
- వడి ప్రోబ్ స్కైడైవర్కు జోడించబడిందని నిర్ధారించి, లక్షణాల ప్యానెల్లో దాని ద్రవ్యరాశి, గాలి నిరోధ (frictionAir) విలువ సరిచూడండి.
- కింది ప్రతి వరుసకూ స్కైడైవర్ ద్రవ్యరాశి, గాలి నిరోధాన్ని లక్షణాల ప్యానెల్లో సరిపోయేలా సెట్ చేసి, ప్రోబ్ వడి రీడింగ్ మారడం ఆగేవరకూ (నేలను చేరేలోపే స్థిర విలువను సమీపిస్తుంది) సిమ్యులేషన్ నడపండి, ఆ స్థిర వడిని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
సమతా స్థితిలో న్యూటన్ రెండో నియమం — F = m·a
నికర బలం = ద్రవ్యరాశి × త్వరణం. స్కైడైవర్ వేగవంతమైనప్పుడు పైకి ఉన్న నిరోధ బలం పెరిగి, కిందికి లాగే గురుత్వాన్ని సరిగ్గా సమతూకం చేసేవరకు — నికర బలం (అందువల్ల త్వరణం) సున్నాకు పడిపోతుంది, వడి మారడం ఆగుతుంది. ఆ స్థిర వడే మీరు కొలిచిన అంతిమ వేగం.
గతిజ శక్తి — KE = ½·m·v²
గతిజ శక్తి = అర్ధ ద్రవ్యరాశి × వడి వర్గం. స్కైడైవర్ అంతిమ వేగానికి చేరాక, పతనం మిగిలిన భాగంలో మోసుకెళ్ళేది ఈ గతిజ శక్తే — గాలి నిరోధం దీన్ని ఉష్ణంగా నిరంతరం తీసివేస్తూ, వడిని స్థిరంగా ఉంచుతుంది.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ప్రతి వరుసకూ, కొలిచిన అంతిమ వడిని గాలి నిరోధ విలువతో, ఆపై 60 తో గుణించండి. మీరు 9.8 × (1 − గాలి నిరోధం) దగ్గరకు చేరుతారు, సరిగ్గా 9.8 కాదు. ఎందుకు? సిమ్యులేషన్ నిరోధాన్ని నిరంతరం కాకుండా ఫ్రేమ్కి ఒకసారి అన్వయిస్తుంది, అది సరిగ్గా ఒక (1 − గాలి నిరోధం) కారకాన్ని ఖర్చు చేస్తుంది. స్కైడైవర్ వేగవంతం కావడం ఆగిన తర్వాత బలాల గురించి ఆ సమతూకం ఇంకా ఏం చెబుతుంది?
- ప్రతి వరుస ఒకే ద్రవ్యరాశి వాడింది. మునుపటి ప్రశ్నలో మీరు కనుగొన్న సంబంధంలో ద్రవ్యరాశి ఎక్కడైనా కనిపిస్తుందా? మీ డేటా ప్రకారం, ఈ సిమ్యులేషన్లో భారీ స్కైడైవర్ తేలికైన వారికంటే వేరే అంతిమ వేగానికి చేరుతారా?
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- నిజమైన గాలి నిరోధం వడికి అనులోమంగా కాదు, వడి వర్గానికి అనుపాతంగా పెరుగుతుంది — వస్తువు అడ్డుకోత విస్తీర్ణం, ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడి. బోడ్డుపై 'spread eagle' స్థితి, పాదాలు కింద డైవ్ స్థితి మధ్య నిజమైన స్కైడైవర్ అంతిమ వేగం ఎలా మారుతుందో ఊహించండి — పైన మీ డేటాలో లేని ద్రవ్యరాశి నిజమైన స్కైడైవర్కు ఎందుకు ముఖ్యమో కూడా.
- స్కైడైవర్ పారాషూట్ తెరుస్తాడు — గాలి నిరోధం తీవ్రంగా పెరుగుతుంది. మీరు కనుగొన్న సంబంధంతో, కేనోపీ తెరిచిన వెంటనే పతన వేగానికి ఏమి జరుగుతుందో ఊహించి, వారు కొత్త అంతిమ వేగానికి ఎందుకు తక్షణమే గంతు వేయరో వివరించండి.
- 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
- అంతిమ వేగానికి స్వాగతం
- స్కైడైవర్ ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- వడి స్థిరపడుతుంది
- డేటా తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.