8.6
Kontrola bezpieczeństwa na statku wykorzystuje ciężki ciężarek testowy. Ciężar jest podnoszony, a następnie zdejmowany, aby zbadać, jak opór powietrza wpływa na ruch. Gdy zostanie puszczony, ciężar zaczyna od spoczynku i opada przez powietrze.
Grawitacja ciągnie ją w dół, podczas gdy powietrze wypycha ją w górę, przeciwstawiając się jej ruchowi. Zgodnie z drugim prawem Newtona zmiana prędkości zależy od siły netto.
Połączenie tych sił daje równanie różniczkowe, które łączy przyspieszenie z prędkością. Podzielenie równania przez masę daje prostszą formę.
Zdefiniowanie stosunku stałej oporu do masy jako stałej b ułatwia rozdzielenie równania różniczkowego.
Całkowanie równania i jego ponowne napisanie w celu znalezienia równania prędkości w funkcji czasu daje równanie wykładnicze. Użycie początkowej prędkości zerowej pomaga znaleźć pozostałą stałą w rozwiązaniu.
Wraz ze wzrostem czasu prędkość zbliża się do stałej wartości zwanej prędkością końcową. Przy masie 10 kilogramów i stałej oporu 2 niutonowe sekundy na metr, model przewiduje prędkość końcową 49 metrów na sekundę.
Podczas analizy ruchu spadających obiektów należy uwzględnić nie tylko siłę grawitacji, ale także przeciwstawną siłę oporu powietrza. Przykładem prakt…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.