Konačna brzina

Konačna brzina (takođe terminalna, granična, krajnja) je najveća brzina koju predmet može dostići u slobodnom padu kroz fluid (npr. vazduh), usljed otpora. U dinamici fluida, kaže se da se objekt giba terminalnom brzinom onda kada je dostigao stalnu brzinu, usljed trenja plina ili tekućine kroz koju se giba.

Sila gravitacije (F_g) je jednaka sili otpora zraka (F_d). Ukupna sila je jednaka nuli, a posljedica toga je konstantna brzina objekta.

Predmet u slobodnom padu dostiže terminalnu brzinu onda kada je sila gravitacije (F_g) jednaka sili otpora zraka (F_d). Tada je ukupna sila jednaka nuli, pa je i akceleracija jednaka nuli, odnosno brzina je konstantna. Kako se predmet ubrzava usljed gravitacije, sila otpora se povećava, pa se ukupna sila smanjuje, a s njom i akceleracija. Pri određenoj brzini, sila otpora će se izjednačiti s težinom objekta (F_g). U ovom se trenutku zaustavlja ubrzavanje objekta, te on nastavlja padati dostignutom stalnom brzinom – terminalnom brzinom.

Terminalna brzina ovisi o težini i otporu fluida. Veći otpor znači manju, a veća težina veću terminalnu brzinu. Objekt koj pada brzinom većom od terminalne (npr. jer je došao iz rjeđih slojeva atmosfere ili je promijenio oblik) će se usporiti dok se ne postigne ravnoteža među silama, tj. do usporavanja do neke određene terminalne brzine.

Primjeri

Grafikon brzine u odnosu na vreme, padobranca koji dostiže krajnju brzinu.

Na temelju otpora vjetra, može se izračunati da terminalna brzina padobranca u slobodnom padu s poluzatvorenim padobranom iznosi otprilike 195 km/h (55 m/s). Ovo je asimptotska brzina ubrzavanja, i ona se nikad ne dostiže, jer se brzina tijela sve sporije i sporije približava ovoj vrijednosti. U ovom primjeru, 50% brzine se dostiže za oko 3 sekunde, 90% za oko 8 sekundi, a 99% za oko 15 sekundi.

Vanjske poveznice

• Terminal Velocity Arhivirano 2009-02-23 na Wayback Machine-u – NASA