Inhalt

• Schritte
• Methode 1 von 3: Geschwindigkeitsbegrenzung berechnen
• Methode 2 von 3: Berechnung der Schwerkraft
• Methode 3 von 3: Widerstandskräfte bestimmen
• Tipps
• Zusätzliche Artikel

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Fallschirmspringer beim Fallen ihre Höchstgeschwindigkeit erreichen, obwohl die Schwerkraft im Vakuum den Körper ständig beschleunigt? Ein fallender Körper erreicht seine Höchstgeschwindigkeit, wenn eine Art von Rückhaltekraft, wie z. B. Luftwiderstand, vorhanden ist. Die Schwerkraft wirkt auf einen Körper mit einem konstanten Wert, aber die Luftwiderstandskraft nimmt mit zunehmender Fallgeschwindigkeit des Körpers zu. Wenn der freie Fall lange genug dauert, erreicht die Fallgeschwindigkeit des Körpers einen solchen Wert, bei dem die Widerstandskraft gleich der Schwerkraft wird, und diese Kräfte kompensieren sich gegenseitig; Dadurch sinkt der Körper mit konstanter Geschwindigkeit weiter, bis er den Boden berührt. Diese Geschwindigkeit wird als Höchstgeschwindigkeit bezeichnet.

Schritte

Methode 1 von 3: Geschwindigkeitsbegrenzung berechnen

1. 1 Formel zur Ermittlung der Grenzgeschwindigkeit: v = Quadratwurzel von ((2 * m * g) / (ρ * A * C)). Setzen Sie die Werte der Variablen ein, um die Geschwindigkeitsbegrenzung v zu ermitteln.
   • m = Masse des fallenden Körpers.
   • g = Erdbeschleunigung. Auf der Erde ist es ungefähr gleich 9,8 m / s2.
   • ρ = Dichte der Flüssigkeit, in die der Körper fällt.
   • A = Körperprojektionsfläche. Dies ist der Bereich des Körperbereichs senkrecht zur Bewegungsrichtung des Körpers.
   • C = Luftwiderstandsbeiwert. Es kommt auf die Körperform an. Je stromlinienförmiger die Form, desto niedriger der Koeffizient.

Methode 2 von 3: Berechnung der Schwerkraft

1. 1 Finden Sie die Masse des fallenden Körpers. Im metrischen System wird es in Gramm oder Kilogramm gemessen.
2. 2 Stellen Sie die Erdbeschleunigung ein. In einem Abstand nahe genug am Boden, um auf Luftwiderstand zu stoßen, beträgt dieser Wert 9,8 m / s2.
3. 3 Berechnen Sie die Schwerkraft. Sie ist gleich der Masse des Körpers multipliziert mit der Erdbeschleunigung F = m * g.

Methode 3 von 3: Widerstandskräfte bestimmen

1. 1 Finden Sie die Dichte des Mediums. Bei einem Körper, der durch die Erdatmosphäre fällt, ändert sich die Dichte in Abhängigkeit von der Höhe und Temperatur der Luft. Dies macht die Berechnung der Grenzgeschwindigkeit eines frei fallenden Körpers besonders schwierig, da sich die Dichte der Luft ändert, wenn sich der Körper dem Boden nähert. Näherungswerte zur Luftdichte finden Sie jedoch in Lehrbüchern oder anderen Quellen.
   • Als Richtwert beträgt die Luftdichte auf Meereshöhe bei 15 °C 1,225 kg/m3.
2. 2 Schätzen Sie den Luftwiderstandsbeiwert der Karosserie ab. Diese Zahl hängt von der Straffung des Körpers ab. Leider ist dies eine sehr schwer zu berechnende Größe und erfordert bestimmte wissenschaftliche Annahmen. Versuchen Sie nicht, den Luftwiderstandsbeiwert ohne die Hilfe eines Windkanals und einiger komplizierter aerodynamischer Berechnungen zu berechnen. Nehmen Sie stattdessen einen vorgefertigten Körperwert, der Ihrer Form ähnelt.
3. 3 Berechnen Sie die projizierte Fläche des Objekts. Die letzte Variable, die Sie finden müssen, ist die Querschnittsfläche des Körpers. Stellen Sie sich die Silhouette eines fallenden Körpers von oben vor. Die Fläche dieser Silhouette (Projektionsfläche), die auf die Ebene projiziert wird, muss gefunden werden. Auch dies ist ein schwer zu berechnender Wert, außer bei einfach geformten Körpern.
4. 4 Finden Sie die Widerstandskraft, die der Schwerkraft entgegengesetzt ist. Wenn Sie die Geschwindigkeit des Körpers kennen, wird die Widerstandskraft durch die Formel ermittelt: (C * ρ * A * (v ^ 2)) / 2.

Tipps

• Ohne Fallschirm fällt eine Person mit einer Geschwindigkeit von etwa 240 km / h auf den Boden.
• Die Grenzgeschwindigkeit ändert sich im freien Fall sogar geringfügig. Die Schwerkraft nimmt zu, wenn sich der Körper dem Erdmittelpunkt nähert, dies kann jedoch vernachlässigt werden. Die Dichte des Mediums nimmt mit abnehmender Fallhöhe zu. Dies ist ein viel auffälligerer Effekt. Der Fallschirmspringer wird beim Fallen tatsächlich langsamer, da die Dichte der Atmosphäre mit abnehmender Entfernung zur Erde dramatisch zunimmt.

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