8.6
선박의 안전 점검에는 무거운 시험 무게가 사용됩니다. 무게를 들어 올렸다가 해제하여 공기 저항이 움직임에 미치는 영향을 연구합니다. 한 번 놓으면, 무게는 정지에서 시작해 공중으로 떨어집니다.
중력은 그것을 아래로 끌어당기고, 공기는 그 움직임에 맞서 위로 밀어냅니다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면, 속도 변화는 순힘에 따라 달라집니다.
이 힘을 결합하면 가속도와 속도를 연결하는 미분 방정식이 됩니다. 방정식을 질량으로 나누면 더 단순한 형태가 나옵니다.
항력 상수와 질량의 비율을 상수 b로 정의하면 미분 방정식을 분리하기가 더 쉬워집니다.
이 방정식을 적분하고 시간에 따른 속도 방정식을 다시 쓰면 지수 방정식이 나옵니다. 초기 속도 0을 사용하면 해의 남은 상수를 찾는 데 도움이 됩니다.
시간이 길어질수록 속도는 종단 속도라고 알려진 일정한 값에 가까워집니다. 무게 10킬로그램, 항력 상수인 2뉴턴초당 미터를 기준으로 모델은 종단 속도를 초당 49미터로 예측합니다.
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