Hvordan beregne Force på et prosjektil
Styrken på et prosjektil etter den første akselerasjons omfatter gravitasjonskraft og luftmotstand. Gravitasjonskraften punkter vertikalt nedover. Luft motstand poeng motsatt retning av bevegelse. I tilfellet med fritt fall, kan et prosjektil nå en maksimum hastighet, eller "terminal hastighet", forbi hvilken den ikke vil gå raskere, fordi gravitasjons og luftmotstandskrefter balanse ut. I et slikt tilfelle er nettokraft på prosjektilet er lik null.
Bruksanvisning
1 Husker Newtons andre lov, lik den kraften masse ganger akselerasjon, eller F = ma. Da tyngdekraften på et prosjektil er F = mg, hvor g er gravitasjonsakselerasjonen konstant, som er omtrent 9,80 meter per sekund-kvadrat. Hvis m er i kilo, så F er i Newton.
2 Betegne hastighetsvektor som V. Da friksjonskraften på et prosjektil som -C1 V-C2 V mag (V), hvor mag (V) er størrelsen av vektoren V, dvs. hastigheten. (Husk, V er en vektor med en retningskomponent,.. Derfor ville kvadrering V ikke har gjort fornuftig Hastigheten retning må beholdes) Her C1 og C2 er konstanter som kan bestemmes empirisk. For de fleste hastigheter, det andre leddet dominerer fordi den vokser geometrisk stedet for lineært.
3 Bestemme den resulterende kraft, eller en kombinasjon av de to krefter i trinn 1 og 2, ved hjelp av vektoren tilsetning. Med andre ord, legger hodet på friksjonskraft vektor på halen av gravitasjonskraften vektor uten å endre enten vektor orientering. Deretter tegner en vektor fra halen av friksjonen vektoren til leder av gravitasjonsvektor. Dette er den totale kraft som utøves på prosjektilet. Selvfølgelig, når prosjektilet er i fritt fall på terminal hastighet, friksjonen vektor og gravitasjonsvektor er lik og motsatt i retning, slik at vektoren tillegg frembringer en resulterende vektor med null.
Hint
- For objekter med lav luftmotstand, i motsetning til en fallende fjær, er C2 lettere å bestemme enn C1. Hvis du kan finne objektet terminal hastighet, så kan du finne C2. For relevante formler, se for eksempel Fowles ' "Analytiske Mechanics", som vises under Referanser.