Terminal hız, bir nesnenin havadan düşerken ulaştığı maksimum hızdır ve sürükleme kuvveti yerçekimi kuvvetine eşit olduğunda ulaşılır. Serbest düşüşteki bir paraşütçü başlangıçta hızlanır, ancak dengeye ulaşana kadar hava direnci hız ile birlikte artar; net kuvvetin olmaması daha fazla hızlanma anlamına gelmez. Bu denge son hızdır.
Formül
Terminal Velocity = √((2 × m × g) / (ρ × A × Cd))
Nerede:
- m = nesnenin kütlesi (kg)
- g = yer çekimi ivmesi (9,81 m/s²)
- ρ (rho) = hava yoğunluğu (deniz seviyesinde 1,225 kg/m³)
- A = kesit alanı (m²)
- Cd = sürükleme katsayısı (boyutsuz, çoğu nesne için ~0,5-1,5)
Terminal hızı kütleyle artar ve sürükleme katsayısı ve kesit alanıyla azalır.
Çalışılan Örnek
Paraşütçü: kütle 80 kg (dişli dahil), kesit alanı 0,5 m² (yayılmış konumda), sürükleme katsayısı ~1,1
Terminal Velocity = √((2 × 80 × 9.81) / (1.225 × 0.5 × 1.1))
= √(1,569.6 / 0.67375)
= √(2,329)
= 48.3 m/s ≈ 174 km/h (108 mph)
Baş aşağı konumda (daha küçük alan, Cd ~0,7):
Terminal Velocity = √((2 × 80 × 9.81) / (1.225 × 0.2 × 0.7))
= √(1,569.6 / 0.1715)
= √(9,143)
= 95.6 m/s ≈ 344 km/h (214 mph)
Konum, terminal hızını önemli ölçüde etkiler.
Sürükleme Katsayısı Değerleri
| Nesne | Şekil | CD |
|---|---|---|
| Küre | Yuvarlak | 0.47 |
| Küp | Düz yüzlü | 1.05 |
| Silindir | Yan tarafta | 1.1 |
| Paraşütçü | Yaymak | 1.1 |
| Paraşütçü | Baş aşağı | 0.7 |
| Madde işareti | Aerodinamik | 0.3 |
Daha aerodinamik şekiller daha düşük sürükleme katsayılarına sahiptir.
Gerçek Dünya Faktörleri
Hava yoğunluğu yükseklikle birlikte azalır, dolayısıyla terminal hız yükseklikle birlikte değişir. Seyir irtifasında (11 km), hava 1/3 oranında yoğun olduğundan son hız √3 ≈ 1,73 kat daha yüksektir. Bu nedenle paraşütle atlama uçakları irtifada daha yüksek hızlara ulaşır.
İpuçları
Nispeten hızlı bir şekilde nihai hıza ulaşılır; çoğu nesne buna saniyeler veya metreler içinde ulaşır. Fizik problemleri için, terminal hıza ulaşıldığında hızın sabit olduğunu varsayalım. Ayrıca bunun yalnızca dikey veya dikeye yakın hareket için geçerli olduğunu unutmayın; açılı iniş daha karmaşıktır.
Herhangi bir kütle, boyut ve sürükleme katsayısı için terminal hızını bulmak üzere Terminal Hız Hesaplayıcımızı kullanın.