Pdf downloaden
Pdf downloaden
Ooit afgevraagd waarom parachutespringers uiteindelijk een maximale snelheid bereiken tijdens het vallen, ook al hoort de zwaartekracht in een vacuüm ervoor te zorgen dat het object continu blijft versnellen? Een vallend object zal een constante snelheid bereiken wanneer er een afremmende kracht op inwerkt, zoals de luchtweerstand. De zwaartekracht vlakbij een massief lichaam is meestal constant, maar krachten zoals de luchtweerstand worden groter naarmate het object sneller gaat. Als een object maar lang genoeg kan vallen, dan zal deze een snelheid bereiken waarbij de kracht van de weerstand gelijk wordt aan die van de zwaartekracht, waardoor beide elkaar zullen opheffen en het object dezelfde snelheid aanhoudt tot het de grond raakt. Dit heet de eindsnelheid.
Stappen
-
Bepaal de massa van het vallende object. Dit hoort gemeten te worden in gram of kilogram, volgens het metrieke stelsel.
- Vergeet niet dat de kilogram geen eenheid is van gewicht, maar van massa. Het gewicht van een object is gelijk aan de zwaartekracht die op de massa van het object wordt uitgeoefend. Onder invloed van de gravitatiekracht aan het aardoppervlak ondervindt een massa van 1 kg een kracht van 9,8 Newton. Bijvoorbeeld, als een persoon op Aarde 80 kilo weegt, dan is zijn massa 80 kilo maar ondervindt hij een kracht van 784 N (het gewicht van het object).
-
Leer de versnelling vanwege de zwaartekracht van de Aarde. Dicht genoeg bij de Aarde om invloed te ondervinden van de luchtweerstand, is deze versnelling 9,8 meter per seconde in het kwadraat.
-
Bereken de neerwaartse trekkracht van de zwaartekracht. De kracht waarmee het vallende object naar beneden wordt getrokken is gelijk aan de massa van het object maal de zwaartekrachtversnelling, of F = MA. Dit getal met 2 vermenigvuldigd, komt bovenin de formule voor de eindsnelheid.
- In het metrieke stelsel is de kracht de massa (in gram) maal 9,8 meter per seconde in het kwadraat.
Advertentie
-
Bepaald de dichtheid van het medium. Voor een object welke door de aardatmosfeer valt, zal de dichtheid veranderen afhankelijk van de hoogte en de temperatuur van de lucht. Dit maakt het berekenen van de eindsnelheid van een vallend object bijzonder moeilijk, omdat de dichtheid van de lucht zal veranderen terwijl het object hoogte verliest. Maar je kunt benaderingen van de verschillende luchtdichtheden opzoeken in leerboeken en andere naslagwerken. [2] X Bron
- De dichtheid van de lucht op zeeniveau bij een temperatuur van 15 °C is 1.225 kg/m3.
-
Maak een schatting van de weerstandscoëfficiënt van het object. Dit getal is gebaseerd op hoe gestroomlijnd het object is. Helaas is dit wel een bijzonder complex getal om te berekenen en het vergt bepaalde wetenschappelijke aannames. Het heeft geen zin om de weerstandscoëfficiënt te berekenen zonder de hulp van een windtunnel en serieuze aerodynamische berekeningen. Zoek in plaats daarvan een benadering op voor soortgelijk gevormde objecten. [3] X Bron
-
Bereken de geprojecteerde oppervlakte van het object. De laatste variabele die je nodig hebt is het vlakdeel zoals dat wordt voorgesteld door het object in het medium. Stel je het silhouet voor van het vallende object zoals je dat ziet als je er direct onder staat. Die vorm, geprojecteerd op een plat vlak, is de geprojecteerde oppervlakte. Nogmaals, dit is een moeilijke waarde om te berekenen als het object complexer is dan een basis geometrische vorm.
-
Zoek uit wat de weerstandskracht is welke tegen de neerwaarts gerichte zwaartekracht in gaat. Als je de snelheid kent van het object, maar niet de weerstandskracht, dan kun je de formule gebruiken om die te berekenen. Dit is (C*ρ*A*(v^2))/2.Advertentie
Tips
- De eindsnelheid zal in werkelijkheid iets veranderen tijdens de vrije val. Zwaartekracht wordt iets groter als het object dichterbij het centrum van de Aarde komt, maar dit is verwaarloosbaar. De dichtheid van het medium zal groter worden als het object verder daalt. Dit effect is veel beter op te merken. Een parachutespringer zal daadwerkelijk afremmen als de val doorgaat, omdat de atmosfeer steeds dichter wordt met het verminderen van de hoogte.
- Zonder een open parachute zal een parachutespringer de grond raken met een snelheid van ongeveer 210 km/h.
Advertentie
Bronnen
Over dit artikel
Deze pagina is 10.308 keer bekeken.
Advertentie
Meld je aan voor de gratis nieuwsbrief van wikiHow!
Je vindt dan elke week handige handleidingen in je inbox.
Meld me aan!
