Terminal Hızı: Sürtünmeyle Düşme

1 · Tahmin Et

Bir paraşütçü havaya düşer ve hızla artan bir sürükleme kuvvetiyle onu geri iter. Paraşütçü hava direncini artırmak için vücut pozisyonunu ayarlarsa, sabit düşme hızları (son hız) daha yüksek mi, daha düşük mü yoksa daha az dirençle aynı mı olur?

• Daha fazla hava direnci daha yüksek bir terminal hızı sağlar
• Terminal hızı, hava direncinden bağımsız olarak aynıdır
• Daha fazla hava direnci daha düşük bir terminal hızı sağlar

2 · Kurulum

1. Terminal Hızı ön ayarını açın. Bir paraşütçü (top) sahnenin tepesine yakın bir yerden başlar ve hava direncinin etkisi altında yerçekiminin altına düşer.
2. Hız probunun paraşütçüye takılı olduğunu doğrulayın, ardından Denetçi panelinde kütlesini ve hava direnci (frictionAir) değerini kontrol edin.
3. Aşağıdaki her satır için, Denetleyici'da hava dalışçısının kütlesini ve hava direncini eşleşecek şekilde ayarlayın, sondanın hız okumasının değişmesi durana kadar simülasyonu çalıştırın (paraşütçü yere ulaşmadan önce sabit bir değere yaklaşacaktır) ve bu sabit hızı kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Hava direncini (x ekseni) ölçtüğünüz terminal hıza (y ekseni) göre çizin. İlişki düz bir çizgi mi? Bu nasıl bir şekil?

4 · Analiz et

1. Her satır için, ölçtüğünüz limit hızı hava direnci değeriyle ve sonra 60 ile çarpın. Tam 9,8 değil, 9,8 × (1 − hava direnci) değerine yakın bir sonuç almalısınız. Neden? Simülasyon direnci sürekli değil, kare başına bir kez uygular ve bu tam olarak bir (1 − hava direnci) çarpanına mal olur. Yine de bu denge, paraşütçü hızlanmayı bıraktığında kuvvetler hakkında size ne söylüyor?
2. Her sıra aynı kütleyi kullanır. Önceki soruda bulduğunuz ilişkinin herhangi bir yerinde kütle ortaya çıkıyor mu? Verilerinize göre, bu simülasyonda daha ağır bir paraşütçü, daha hafif bir paraşütçüden farklı bir son hıza mı ulaşıyor?

5 · Uzat

1. Gerçek hava direnci doğrudan hızla değil, hızın karesiyle artar ve gücü nesnenin kesit alanına ve kütlesine bağlıdır. Gerçek bir hava dalışçısının son hızının, göbek aşağı 'kartal yayılma' konumu ile ayak aşağı dalış arasında nasıl değişeceğini ve yukarıdaki verilerinizde yer almasa bile gerçek bir paraşütçü için kütlenin neden önemli olduğunu tahmin edin.
2. Paraşütçü paraşütünü açar ve bu da hava sürtünmesini önemli ölçüde artırır. Bulduğunuz ilişkiyi kullanarak, kanopi açıldıktan hemen sonra düşme hızlarına ne olacağını tahmin edin ve neden anında yeni son hıza atlamadıklarını açıklayın.

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön