A velocidade máxima de um objeto em queda é chamada de sua velocidade Terminal . É a velocidade constante que um objeto que cai livremente acaba chegando quando a força da resistência do ar é igual à força da gravidade. Veja como calculá -lo:

1. Entenda as forças envolvidas:

* Gravidade: Puxa o objeto para baixo, fazendo com que ele acelere.
* Resistência ao ar: Atua na direção oposta do movimento, aumentando à medida que a velocidade do objeto aumenta.

2. A fórmula:

A fórmula para a velocidade terminal é:

V _{t =√ (2mg / ρac d )}

Onde:

* v t =Velocidade terminal (m/s)
* m =Massa do objeto (kg)
* g =Aceleração devido à gravidade (9,8 m/s²)
* ρ =Densidade do fluido (ar neste caso, kg/m³)
* a =Área de seção transversal do objeto (m²)
* C D =Coeficiente de arrasto (sem dimensão)

3. Explicação dos componentes:

* Massa (M): Um objeto mais pesado experimenta uma força gravitacional maior, levando a uma velocidade terminal mais alta.
* aceleração devido à gravidade (g): Esse valor permanece constante perto da superfície da Terra.
* densidade do fluido (ρ): Fluidos mais densos como a água oferecem mais resistência, resultando em uma velocidade terminal mais baixa. A densidade do ar varia com a altitude e a temperatura.
* área de seção transversal (a): Uma área transversal maior significa mais resistência ao ar, levando a uma velocidade terminal mais baixa.
* coeficiente de arrasto (c _{d ):} Esse número sem dimensão é responsável pela forma do objeto. Uma forma simplificada (como uma bala) tem um coeficiente de arrasto mais baixo do que uma forma menos aerodinâmica (como um pára -quedas).

4. Exemplo:

Digamos que queremos encontrar a velocidade do terminal de um paraquedista com uma massa de 80 kg, uma área de seção transversal de 1 m², um coeficiente de arrasto de 0,8 e caindo pelo ar com uma densidade de 1,2 kg/m³.

* v t =√ (2 * 80 kg * 9,8 m/s²/(1,2 kg/m³ * 1 m² * 0,8))
* v t ≈ 57 m/s (aproximadamente 127 mph)

5. Notas importantes:

* Esta fórmula assume que o objeto está caindo verticalmente.
* O coeficiente de arrasto (C ) é um fator complexo que pode ser difícil de determinar com precisão para objetos de formato irregular.
* Este cálculo fornece uma aproximação. Na realidade, fatores como o vento e a rotação do objeto podem influenciar a velocidade do terminal real.

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