Velocidade terminal em um sistema de queda livre

A velocidade terminal é a velocidade constante que um objeto de queda livre acaba chegando quando a força da resistência do ar é igual à força da gravidade. Aqui está um colapso:

Conceitos -chave:

* queda livre: Um objeto caindo apenas sob a influência da gravidade, sem outras forças que agem sobre ele.
* Resistência ao ar: A força que se opõe ao movimento de um objeto através do ar. Aumenta com a velocidade do objeto e sua área de superfície.
* Gravidade: A força que puxa objetos para o centro da terra.

Como funciona a velocidade do terminal:

1. queda inicial: Quando um objeto começa a cair, a gravidade é a força dominante, fazendo com que ele acelere para baixo.
2. Aumento da resistência ao ar: À medida que o objeto cai mais rápido, a resistência ao ar aumenta.
3. Balance: Eventualmente, a força da resistência do ar se torna igual em magnitude à força da gravidade.
4. velocidade constante: Nesse ponto, a força líquida no objeto é zero e para de acelerar. O objeto continua a cair a uma velocidade constante, que é chamada de velocidade terminal.

fatores que afetam a velocidade terminal:

* Massa: Objetos mais pesados ​​têm uma força gravitacional maior que atua sobre eles, mas também precisam de uma velocidade mais alta para gerar resistência ao ar suficiente para equilibrá -la.
* Área de superfície: Objetos com áreas de superfície maiores experimentam mais resistência ao ar. Um pára -quedas, por exemplo, tem uma grande área de superfície para desacelerar a descida.
* Shape: A forma de um objeto afeta a quantidade de resistência ao ar que encontra. Um objeto simplificado, como uma seta, tem menos resistência ao ar do que um objeto plano.
* densidade do meio: Quanto mais denso o ar (ou fluido) o objeto está caindo, maior a resistência ao ar e menor a velocidade terminal.

Considerações importantes:

* A velocidade do terminal não é um valor fixo para um determinado objeto. Depende dos fatores mencionados acima.
* No vácuo, não há resistência ao ar; portanto, um objeto continuará a acelerar indefinidamente.
* A velocidade terminal é um conceito importante no paraquedismo, pára -quedas e outras atividades envolvendo queda livre.

Cálculo da velocidade do terminal:

O cálculo exato da velocidade terminal é complexo e envolve vários fatores. No entanto, uma fórmula simplificada pode ser usada:

vt =√ (2mg / ρacd)

Onde:

* VT é velocidade terminal
* M é a massa do objeto
* g é a aceleração devido à gravidade
* ρ é a densidade do fluido (ar)
* A é a área projetada do objeto
* CD é o coeficiente de arrasto

em resumo:

A velocidade terminal é um conceito vital para entender o movimento dos objetos de queda. É a velocidade constante atingida quando as forças de gravidade e equilíbrio de resistência ao ar, impedindo a aceleração adicional.