終端速度與自由下降的區(qū)別
終端速度和自由下降是兩個(gè)相關(guān)的概念，它們往往會(huì)令人困惑，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于身體是在空的空間還是在流體（例如大氣甚至水）中?？纯催@些術(shù)語(yǔ)的定義和方程，它們是如何相關(guān)的，以及在不同條件下身體在自由墜落或終端速度下降的速度。
終端速度定義
終端速度定義為通過(guò)流體（例如空氣或水）掉落的物體可以達(dá)到的**速度。當(dāng)達(dá)到終端速度時(shí)，向下的重力等于物體的總和'浮力和阻力。終端速度的物體具有零凈加速度。
終端速度方程15 16
有兩個(gè)特別有用的方程來(lái)尋找終端速度。首先是終端速度而不考慮浮力：
V=（2mg/ρAC）1/2
哪里：
- V是終端速度
- m是下降物體的質(zhì)量
- g是重力引起的加速度
- C是阻力系數(shù)
- ρ是物體下降的流體密度
- A是物體投射的橫截面積
特別是在液體中，重要的是要考慮物體的浮力。阿基米德'原理用于說(shuō)明質(zhì)量對(duì)體積（V）的位移。等式變成：
V=[2（m-ρV）g/ρAC]1/2
自由下降定義
術(shù)語(yǔ)"自由落"的日常使用與科學(xué)定義不同。通常情況下，潛水員在沒(méi)有降落傘的情況下達(dá)到終端速度時(shí)被認(rèn)為是自由墜落的。實(shí)際上，潛水員的重量由緩沖墊支撐。
Freefall是根據(jù)牛頓（古典）物理學(xué)或廣義相對(duì)論定義的。在經(jīng)典力學(xué)中，自由墜落描述了當(dāng)作用在身體上的**力是重力時(shí)身體的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的方向（上，下等）并不重要。如果重力場(chǎng)是均勻的，它同樣作用于身體的所有部位，使其成為"無(wú)重量"或經(jīng)歷"0 g"。雖然看起來(lái)很奇怪，但即使向上或在運(yùn)動(dòng)的頂部移動(dòng)，物體也可以自由墜落。從大氣層外跳躍的skydiver（如光環(huán)跳躍）幾乎達(dá)到真正的終端速度和自由墜落。
一般來(lái)說(shuō)，只要空氣阻力相對(duì)于物體的重量可以忽略不計(jì)，它就可以實(shí)現(xiàn)自由下降。例子包括：
- 沒(méi)有推進(jìn)系統(tǒng)的太空航天器與
- 向上投擲的物體
- 物體從滴落塔或滴落管中掉落
- 一個(gè)人跳躍
相比之下，自由墜落的物體不包括：
- 一只飛鳥使用降落傘（因?yàn)樗米枇Φ窒亓?，在某些情況下可能提供升力），使用降落傘（因?yàn)樗米枇Φ窒亓Γ谀承┣闆r下可能提供升力）一個(gè)沒(méi)有使用降落傘的天空潛水員（因?yàn)樽枇Φ扔谒诮K端速度下的重量）99
在廣義相對(duì)論中，自由落被定義為身體沿著測(cè)地線的運(yùn)動(dòng)，重力被描述為時(shí)空曲率。
自由落方程
如果一個(gè)物體朝向地球表面落下，重力遠(yuǎn)大于空氣阻力，或者其速度遠(yuǎn)小于終端速度，則自由落下的垂直速度可以近似為：
v=gt+v
哪里：
- v是垂直veloc每秒米數(shù)
- v是初始速度（m/s）
- g是重力加速度（約9.81 m/s2近地）
- t是經(jīng)過(guò)的時(shí)間（s）
終端速度有多快？你跌倒了多遠(yuǎn)？
因?yàn)榻K端速度取決于阻力和一個(gè)對(duì)象's橫截面，所以終端速度沒(méi)有一個(gè)速度。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)地球上的空氣墜落的人在約12秒后達(dá)到終端速度，其覆蓋約450米或1500英尺。
腹對(duì)地位置的潛水員達(dá)到約195公里/小時(shí)（54米/秒或121英里/小時(shí)）的終端速度。如果潛水員拉開手臂和腿，他的橫截面就會(huì)減小，最終速度會(huì)增加到大約320 km/hr（90 m/s或略低于200 mph）。這與通過(guò)peregrine獵鷹潛水捕食獵物或在向上掉落或發(fā)射后掉落的**所達(dá)到的終端速度大致相同。世界記錄的終端速度由Felix Baumgartner設(shè)定，F(xiàn)elix Baumgartner從39000米跳下，終端速度達(dá)到134公里/小時(shí)（834英里/小時(shí)）。
參考文獻(xiàn)并進(jìn)一步閱讀
- 黃，建。"潛水員的速度（終端速度）"。物理事實(shí)。Glenn Elert，1999年布魯克林學(xué)院助產(chǎn)高中。
- 美國(guó)魚類和動(dòng)物" target="_blank">野生動(dòng)物管理局。"關(guān)于Peregrine Falcon。"2007年12月20日。
- 彈道學(xué)家。"天空中的**"。W、 廣場(chǎng)企業(yè)，9826 Sagedale，休斯敦，德克薩斯州770892001年3月。
