كيفية حساب سرعة المحطة الطرفية

تصف السرعة الطرفية نقطة الاتزان في الحركية حيث يصبح السحب الجوي على جسم هبوط مساوياً ومعاكسًا للتسارع الناتج عن الجاذبية. وبالتالي ، لا يمكن تسريع الكائن أكثر بدون مساعدة خارجية ، وقد وصل إلى أقصى سرعة ممكنة في تلك الوسيلة.

السحب هي وظيفة الديناميكا الهوائية للكائن المعني: ستنخفض المظلة ببطء أكثر من صاروخ له نفس الوزن. يمكننا استخدام معادلة السرعة الطرفية لحساب سرعة الأجسام في هذه المرحلة.

تحديد الوزن W الكائن الساقط. أسهل طريقة للقيام بذلك هي عادة لقياس هذه الكمية مباشرة. يمكنك أيضًا تقدير الوزن إذا كنت تعرف مواد وأبعاد البناء.

حساب المنطقة الأمامية أ الكائن الساقط. المنطقة الأمامية هي المنطقة الواضحة التي تواجه اتجاه السقوط. يمكنك تحديد هذه المنطقة عن طريق قياس المخطط التفصيلي للكائن من هذا الاتجاه.

على سبيل المثال ، إذا كان الكائن الساقط مخروطيًا ، فإن طرف المخروط سيشير إلى الأسفل مباشرة ، وستظهر المنطقة الأمامية على أنها دائرة تساوي مساحة القاعدة الدائرية للمخروط.

تحديد معامل السحب C_د الكائن الساقط. يمكنك عادةً تجنب الاضطرار إلى حساب معامل السحب بنفسك من خلال البحث عن قيمة تقريبية في كتاب مرجعي أو على الإنترنت. إذا كنت بحاجة إلى قيمة دقيقة للغاية ، يجب عليك استشارة مهندس.

تحديد الكثافة الجوية ρ من الوسط الذي من خلاله سيتم سقوط الكائن. إذا كان الوسيط هو الهواء ، فعليك أن تعلم أن كثافة الهواء تتناقص مع الارتفاع ، مما يعني أن سرعة الطرف الطرفية ستنخفض كلما اقتربت من الأرض (حيث يكون الغاز أكثر كثافة ويدفع بقوة أكبر للخلف ، مما يوفر قوة كبح أقوى) .




وبالتالي ، يمكنك حساب سرعة المحطة الطرفية على أي ارتفاع باستخدام رياضيات بسيطة ، ولكن لحساب التغيير في سرعة المحطة خلال السقوط لمسافات طويلة ، ستحتاج إلى استخدام حساب التفاضل والتكامل أو التقريب التجريبي.

تتغير كثافة الهواء أيضًا مع الطقس. لا توجد قيمة كثافة موحدة لارتفاع معين. للحصول على أدق قياسات لكثافة الهواء ، ستحتاج إلى مضاعفة متوسط ​​قيم كثافة الهواء عن طريق إزاحة الظروف الجوية المحلية.

تتوفر معلومات الغلاف الجوي في الولايات المتحدة من خدمة الطقس الوطنية ، وهي خدمة تابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.

بالنسبة إلى أي ارتفاع محدد ، تكون معادلة السرعة الطرفية كما يلي:

الخامس_تي = ^1/2

أين W هو وزن الأشياء ، ρ هي كثافة الغاز ، أ هي مساحة المقطع العرضي للكائن ، و C_د هو معامل السحب.

في اللغة الإنجليزية البسيطة ، تساوي السرعة النهائية للكائن الجذر التربيعي للعدد الموجود بحساب ضعف وزن الكائنات على ناتج المنطقة الأمامية للكائنات ، ومعامل السحب الخاص بها ، وكثافة الغاز في الوسط الذي يسقط من خلاله الكائن .