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टर्मिनल वेलोसिटी और फ्री फॉल

टर्मिनल वेलोसिटी और फ्री फॉल


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टर्मिनल वेग और फ्री फॉल दो संबंधित अवधारणाएँ हैं, जो भ्रमित होने का कारण बनती हैं क्योंकि वे इस बात पर निर्भर करती हैं कि शरीर खाली जगह पर है या तरल पदार्थ (जैसे, और वातावरण या पानी) में भी है। शर्तों से संबंधित परिभाषाओं और समीकरणों पर एक नज़र डालें, कि वे कैसे संबंधित हैं, और विभिन्न परिस्थितियों में एक पिंड स्वतंत्र रूप से या टर्मिनल वेग में कितनी तेजी से गिरता है।

टर्मिनल वेलोसिटी परिभाषा;

टर्मिनल वेग को उच्चतम वेग के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसे किसी वस्तु द्वारा प्राप्त किया जा सकता है जो किसी तरल पदार्थ जैसे हवा या पानी के माध्यम से गिर रहा है। जब टर्मिनल वेग तक पहुँच जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण का अधोमुख बल वस्तु की उछाल और ड्रैग फोर्स के योग के बराबर होता है। एक टर्मिनल वेलोसिटी में शून्य शुद्ध त्वरण होता है।

टर्मिनल वेग समीकरण

टर्मिनल वेग खोजने के लिए दो विशेष रूप से उपयोगी समीकरण हैं। पहली बात यह है कि टर्मिनल वेग बिना खाते में जाने के लिए है:

वीटी = (2mg / ρAC)1/2

कहा पे:

  • वीटी टर्मिनल वेग है
  • मीटर उस वस्तु का द्रव्यमान है जो गिर रहा है
  • g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है
  • सी खींचें गुणांक है
  • ρ तरल पदार्थ का घनत्व है जिसके माध्यम से वस्तु गिर रही है
  • A, वस्तु द्वारा प्रक्षेपित क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है

तरल पदार्थ में, विशेष रूप से, वस्तु की उछाल के लिए यह महत्वपूर्ण है। आर्किमिडीज के सिद्धांत का उपयोग द्रव्यमान के आयतन (V) के विस्थापन के लिए किया जाता है। तब समीकरण बन जाता है:

वीटी = 2 (m - ρV) g / ρAC1/2

फ्री फॉल परिभाषा;

"फ्री फॉल" शब्द का रोजमर्रा का उपयोग वैज्ञानिक परिभाषा के समान नहीं है। सामान्य उपयोग में, एक पैरा डाइवर को पैराशूट के बिना टर्मिनल वेग प्राप्त करने पर मुक्त गिरावट में माना जाता है। वास्तविकता में, आकाश गोताखोर का वजन हवा के एक कुशन द्वारा समर्थित होता है।

फ्री फॉल को न्यूटनियन (शास्त्रीय) भौतिकी के अनुसार या सामान्य सापेक्षता के संदर्भ में परिभाषित किया गया है। शास्त्रीय यांत्रिकी में, मुक्त गिरावट एक शरीर की गति का वर्णन करती है जब उस पर अभिनय करने वाला एकमात्र बल गुरुत्वाकर्षण होता है। आंदोलन की दिशा (ऊपर, नीचे, आदि) महत्वहीन है। यदि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र एक समान है, तो यह शरीर के सभी हिस्सों पर समान रूप से कार्य करता है, जिससे यह "भारहीन" या "0 जी" का अनुभव करता है। हालांकि यह अजीब लग सकता है, एक वस्तु ऊपर की ओर या अपनी गति के ऊपर होने पर भी मुक्त रूप से गिर सकती है। वायुमंडल के बाहर से एक स्काईडाइवर कूदना (HALO जंप की तरह) बहुत ही सही टर्मिनल वेग और मुक्त गिरावट को प्राप्त करता है।

सामान्य तौर पर, जब तक किसी वस्तु के भार के संबंध में वायु प्रतिरोध नगण्य होता है, तब तक यह मुक्त रूप से गिर सकता है। उदाहरणों में शामिल:

  • एक प्रणोदन प्रणाली के बिना अंतरिक्ष में एक अंतरिक्ष यान लगे
  • कोई वस्तु ऊपर की ओर फेंकी हुई
  • एक वस्तु एक ड्रॉप टॉवर से या एक ड्रॉप ट्यूब में गिरा
  • कूदता हुआ व्यक्ति

इसके विपरीत, वस्तुओं नहीं फ्री फॉल में शामिल हैं

  • एक उड़ने वाला पक्षी
  • एक उड़ान विमान (क्योंकि पंख लिफ्ट प्रदान करते हैं)
  • पैराशूट का उपयोग करना (क्योंकि यह ड्रैग के साथ गुरुत्वाकर्षण की गिनती करता है और कुछ मामलों में लिफ्ट प्रदान कर सकता है)
  • एक स्काइडाइवर पैराशूट का उपयोग नहीं कर रहा है (क्योंकि ड्रैग फोर्स टर्मिनल वेग पर उसके वजन के बराबर है)

सामान्य सापेक्षता में, भूगर्भिक के साथ एक पिंड के आंदोलन के रूप में मुक्त गिरावट को परिभाषित किया जाता है, जिसमें गुरुत्वाकर्षण को अंतरिक्ष-समय वक्रता के रूप में वर्णित किया जाता है।

फ्री फॉल इक्वेशन

यदि कोई वस्तु किसी ग्रह की सतह की ओर गिर रही है और गुरुत्वाकर्षण का बल वायु प्रतिरोध के बल से बहुत अधिक है या फिर उसका वेग टर्मिनल वेग से बहुत कम है, तो फ्री फॉल के ऊर्ध्वाधर वेग को इस प्रकार समझा जा सकता है:

vटी = gt + वी0

कहा पे:

  • vटी मीटर प्रति सेकंड में ऊर्ध्वाधर वेग है
  • v0 प्रारंभिक वेग है (एम / एस)
  • g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है (लगभग 9.81 m / s2 धरती के पास)
  • t बीता हुआ समय है

टर्मिनल वेग कितना तेज़ है? कितनी दूर तुम गिर जाते हो?

क्योंकि टर्मिनल वेग ड्रैग और ऑब्जेक्ट के क्रॉस सेक्शन पर निर्भर करता है, इसलिए टर्मिनल वेलोसिटी के लिए कोई स्पीड नहीं है। सामान्य तौर पर, पृथ्वी पर हवा के माध्यम से गिरने वाला व्यक्ति लगभग 12 सेकंड के बाद टर्मिनल वेग तक पहुंचता है, जो लगभग 450 मीटर या 1500 फीट की दूरी तय करता है।

बेली-टू-अर्थ स्थिति में एक स्काइडाइवर लगभग 195 किमी / घंटा (54 मीटर / सेकंड या 121 मील प्रति घंटे) के एक टर्मिनल वेग तक पहुंचता है। यदि स्काईडाइवर उसकी बाहों और पैरों में खींचता है, तो उसका क्रॉस सेक्शन कम हो जाता है, जिससे टर्मिनल का वेग लगभग 320 किमी / घंटा (90 m / s या सिर्फ 200 mph के नीचे) बढ़ जाता है। यह उसी तरह के बारे में है जैसा कि शिकार के लिए एक पाइनग्रीन बाज़ डाइविंग द्वारा प्राप्त टर्मिनल वेग या एक बुलेट नीचे गिरने या ऊपर की ओर गिरने के बाद होता है। विश्व रिकॉर्ड टर्मिनल वेग फेलिक्स बॉमगार्टनर द्वारा निर्धारित किया गया था, जो 39,000 मीटर से कूदकर 134 किमी / घंटा (834 मील प्रति घंटे) के टर्मिनल वेग तक पहुंच गया था।

संदर्भ और आगे पढ़ना

  • हुआंग, जियान (1999)। "एक स्काइडाइवर की गति (टर्मिनल वेग)"। भौतिकी तथ्य। ग्लेन एलर्ट, मिडवुड हाई स्कूल, ब्रुकलिन कॉलेज।
  • सभी के बारे में पेरेग्रीन फाल्कन "। अमेरिकी मछली और वन्यजीव सेवा। 20 दिसंबर, 2007। (संग्रहीत)
  • द बैलिस्टिक (मार्च 2001)। "बुलेट इन द स्काई"। डब्ल्यू स्क्वायर एंटरप्राइजेज, 9826 सेडेल, ह्यूस्टन, टेक्सास 77089।