オブジェクトが空気に対して移動するときはいつでも、オブジェクトは 抵抗力

これは、空気に対する体の速度とは反対の方向です。この抵抗力は 空気抵抗。たとえば、落ちてくる紙を考えてみましょう。空気に対して、紙は下向きに動いているため、紙には上向きの抵抗力がかかります。

物体がゆっくりと空中に落下するときの落下物体の空気抵抗を計算する方法

空気に対してゆっくりと移動するオブジェクト（落下するダスト粒子など）の場合、抵抗力はオブジェクトの速度に正比例します。

空気に対して。したがって、次のように書くことができます。

の値

体の形や大きさによります。

静止状態から低速で空中を落下するときに、体に何が起こるかを考えてみましょう。最初は、空気に対する物体の速度は0であるため、空気抵抗はありません。結果として生じる下向きの力の下で体が加速するにつれて、空気抵抗もそれに比例して増加します。

最終的に、体は、体の重量が空気抵抗によって正確にバランスされる速度に達します。ここで、体は到達しました 終端速度、

。時間の経過に伴う速度の変化は、次のようにグラフに表示できます。

これらの場合の終端速度は次の式で与えられることを示すことができます。

.

例：

質量が3.8×10の花粉粒を想定します^-14 kgが空中を落下しています。定数の値が

4.0×10^-11 kg s^-1、終端速度を見つけます。

以来

,

ノート： 実際には、計算はそれほど単純ではなく、他の多くの要因も関係しています。ただし、この例では、花粉粒の落下に影響を与える要因は重力と空気抵抗のみであり、空気抵抗も粒の速度に正比例すると仮定しています。

物体が空中に速く落下するときの落下物体の空気抵抗を計算する方法

空中でより速く落下する物体（スカイダイバーなど）は、かなりの量の乱気流を引き起こし、その結果、それらが経験する空気抵抗ははるかに大きくなります。これらのオブジェクトの場合、空気抵抗は、空気に対するオブジェクトの速度の2乗に正比例します。これらの場合の空気抵抗は次の式で与えられます。

ここ、

は 抗力係数、

それは 空気の密度 （通常、約1.2 kg m^-3）、 と

それは 体の有効断面積 体の速度の方向に垂直。通常、

0.1から2の間の値を取ります。

空気中を高速で移動する物体の終端速度は、次の式で与えることができます。

.

例：

空中に落下するゴルフボールの抗力係数は0.26です。有効断面積が1.4×10であることを考えると^-3 NS²、ボールが20 msの速度で移動しているときのボールの空気抵抗を求めます。^-1.

我々は持っています

それで、