終端速度：透過阻力下降

1·預測

跳傘運動員從空中墜落，空氣中的阻力隨著速度的增加而向後推。如果跳傘者調整身體位置以增加空氣阻力，那麼他們的穩定下落速度（最終速度）最終會更高、更低還是與阻力較小時相同？

• 空氣阻力越大，終端速度越高
• 無論空氣阻力如何，最終速度都是相同的
• 空氣阻力越大，終端速度越低

2·設定

1. 打開終端速度預設。跳傘者（球）從場景頂部附近開始，在重力作用下下落，同時受到空氣阻力。
2. 確認速度探頭已連接到跳傘員上，然後在檢查器面板中檢查其品質和空氣阻力 (frictionAir) 值。
3. 對於下面的每一行，在檢查器中設置跳傘者的質量和空氣阻力以匹配，運行模擬直到探頭的速度讀數停止變化（它將在跳傘者到達地板之前接近穩定值），並記錄該穩定速度。

3·收集數據

繪製空氣阻力（x軸）相對你測得的終端速度（Y軸）的關係圖。這種關係是直線嗎？它是什麼形狀？

4·分析

1. 對每一列，把你測得的終端速度乘以空氣阻力值，再乘以 60。你得到的結果應該接近 9.8 ×(1 − 空氣阻力)，而不是正好 9.8。為什麼？模擬每一影格施加一次阻力，而不是連續施加，這正好損失了一個 (1 − 空氣阻力) 因子。即便如此，這個平衡關係仍能告訴你：當跳傘者不再加速時，力處於什麼狀態？
2. 每行都使用相同的品質。您在上一個問題中發現的關係中是否出現了品質？根據您的數據，在此模擬中，較重的跳傘運動員所達到的終端速度是否與較輕的跳傘運動員不同？

5·擴展

1. 真實的空氣阻力隨速度的平方增長，而不是直接與速度成正比，其強度取決於物體的橫截面積和質量。請預測真實跳傘者的終端速度在「腹部朝下展開」姿勢與「腳朝下俯衝」姿勢之間會如何變化——以及儘管在你上面的資料中質量並未產生影響，為什麼它對真實跳傘者卻很重要。
2. 跳傘運動員打開降落傘，空氣阻力急遽增加。利用您發現的關係，預測天篷打開後它們的下落速度會發生什麼，並解釋為什麼它們不會立即跳到新的終端速度。

這個實驗背後的物理原理

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