Veja como encontrar a velocidade do terminal de um beisebol de queda livre:
Entendendo a velocidade terminal 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. Neste ponto, o objeto para de acelerar.
fatores que afetam a velocidade terminal *
Massa (M): Um objeto mais pesado tem uma força gravitacional maior que atua sobre ele, levando a uma velocidade terminal mais alta.
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Área de superfície (a): Uma área de superfície maior experimenta maior resistência ao ar, resultando em uma velocidade terminal mais baixa.
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coeficiente de arrasto (CD): Isso representa a forma do objeto e com que eficácia ele atravessa o ar. Uma forma mais simplificada (como uma bala) tem um coeficiente de arrasto mais baixo e uma velocidade terminal mais alta.
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densidade do ar (ρ): O ar mais espesso (em altitudes mais altas) fornece mais resistência, reduzindo a velocidade terminal.
calcular a velocidade do terminal A fórmula para a velocidade terminal é:
`` `
Vt =√ (2mg / (ρacd))
`` `
Onde:
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vt =Velocidade terminal (m/s)
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m =Massa do objeto (kg)
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g =Aceleração devido à gravidade (9,81 m/s²)
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ρ =Densidade do ar (kg/m³)
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a =Área de seção transversal do objeto (m²)
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cd =Coeficiente de arrasto (sem dimensão)
Etapas para calcular a velocidade terminal de um beisebol 1.
Reúna informações: *
Massa de um beisebol (M): Cerca de 0,145 kg
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área de seção transversal (a): Calcule a área de um círculo com o diâmetro do beisebol (cerca de 7,3 cm).
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coeficiente de arrasto (CD): Para um beisebol, um valor típico é de cerca de 0,47.
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densidade do ar (ρ): Isso pode variar com a altitude, mas no nível do mar, é de aproximadamente 1,225 kg/m³.
2.
conecte os valores à fórmula: * Certifique -se de usar unidades consistentes (metros, quilogramas, segundos).
3.
Calcule: * Resolva a equação para VT.
Exemplo: Vamos supor os seguintes valores para um beisebol:
* M =0,145 kg
* A =0,0042 m² (usando um diâmetro de 0,073 m)
* CD =0,47
* ρ =1,225 kg/m³
`` `
Vt =√ (2 * 0,145 kg * 9,81 m/s²/(1,225 kg/m³ * 0,0042 m² * 0,47))
Vt ≈ 42,5 m/s
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Notas importantes: * Este cálculo é uma aproximação. A velocidade do terminal real de um beisebol pode variar um pouco devido a fatores como rotação, tipo de costura e condições de vento.
* A resistência ao ar é complexa e pode mudar com a velocidade do objeto. A fórmula acima fornece uma boa estimativa, mas pode não ser perfeitamente precisa em velocidades muito altas.
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