تبليغاتX
علم و ابتكار - سرعت حد و فرضيه من

به نام ايزد پاك 
_________________________ 
نويسنده: احسان حاجي اسماعيلي 
سرعت حد و فرضيه من: 
تغييرات سرعت حد نسبت به ارتفاع ،براي يك جسم معين چگونه است؟ 
_________________________ 
براي درك اين مطلب ابتدا مفهوم سرعت حد را بررسي مي كنيم و سپس به بحث در مورد اين مطلب مي پردازيم. 
يك جسم در حال سقوط تحت تاثير دو نيرو قرار دارد يكي نيروي جاذبه زمين و ديگري نيروي مقاومت هوا كه هميشه كوچكتر مساوي نيروي جاذبه زمين است. مي دانيم كه نيروي جاذبه زمين در سرعت پايين تر از سرعت حد از نيروي مقاومت هوا بيشتر است از اين رو جسم به طرف مركز زمين شتابي خواهد گرفت. با اين شتاب، سرعت حركت جسم افزايش مي يابد. با افزايش سرعت نيروي مقاومت هوا افزايش مي يابد تا اندازه اي كه اين نيرو برابر نيروي جاذبه زمين مي شود در اين صورت جسم شتابي نخواهد داشت چون برايند نيروهاي وارد بر آن صفر خواهد بود. پس سرعت آن تغيير نخواهد كرد. يعني اگر نيروي مقاومت هوا را با f و نيروي گرانشي زمين را با W نشان دهيم در سرعت حد داريم:  a=0 => F= f+W= 0 => f= -mg 
اما بايد توجه داشت كه در عبارات بالا تمام مقادير بصورت بردار بيان شده است و اگر اين مقادير بصورت عددي بيان شوند به اين صورت در خواهند آمد:  W=f (چون دو بردار در خلاف جهت هم هستند پس در نوشتن آنها از علامات + يا - براي يك كدام و علامت مخالف آن براي ديگري استفاده مي كنيم) 
حال كه آشنايي مختصري با اين موضوع پيدا كرديم بهتر است اندكي هم بصورت فرمولي به اين موضوع نگاه كنيم (اين فرمول ها بصورت آزمايشگاهي بدست آمده اند) و اما فرمول ها: 
D = ½pcAv² 
كه در آن p چگالي هوا و A مساحت مقطع موثر جسم است و C ضريب كشش سطحي و در گستره 0.4 تا 1.0  مي باشد كه البته براي يك جسم مشخص واقعا ثابت نيست زيرا در سرعت v زياد ضريب كشش سطحي نيز تغيير خواهد كرد (فرمول ذكر شده براي سرعتهاي متعارف، يعني بين 1 تا 200 كيلومتر، بيان مي شود). 
جسمي به سرعت حد ميرسد از اين رو سرعت آن در يك جابجايي كوتاه در بالاي سطح كره زمين، تقريبا ثابت است. با نزديك شدن به سطح زمين نيروي جاذبه گرانشي زمين افزايش مي يابد. بنا بر قانون جاذبه نيوتون اين افزايش با توان دو كاهش فاصله از سطح زمين متناسب است. حال انتظار داريم كه جسم شتابي بگيرد. با پايين آمدن از بالاي جو كره زمين، چگالي هوا نيز كاهش مي يابد. اين كاهش با معكوس توان دوم كاهش فاصله از سطح زمين متناسب است (چون چگالي بوجود آمده براي هوا ناشي از همان نيروي جاذبه گرانشي زمين بر مولكول هاي هواست). دو مطلب اخير اثر يكديگر را خنثي مي كنند. از اين رو، جسم پس از رسيدن به سرعت حد، نبايد در طول مسير حركت شتابي بگيرد.

+ نوشته شده در چهارشنبه بیست و سوم آبان 1386ساعت 14:38 توسط احسان حاجي اسماعيلي |

 





Powered by WebGozar

Subscribe to Derakhtha
Powered by tech.groups.yahoo.com
Subscribe to Gearbox_SUT
Powered by tech.groups.yahoo.com