luftmotstand og tyngde BLIR lik 0?

[28teeth]

HEI!

 

Når en ting er i fritt fall, så vil tingen etterhvert få en konstant fart fordi luftmotstandskraften og tyngdekraften blir like. Men jeg skjønner det ikke. Hvorfor blir luftmotstanden etterhvert lik tyngdekraften? 

 

En million takk på forhånd!

 

 

[Zeph]

I utgangspunktet er tyngdekrafta større enn luftmotstanden og legemet får ein akselerasjon.

 

Etter kvart som farten aukar, aukar samtidig luftmotstanden. Det skjer heilt til krafta frå luftmotstanden er like stor som krafta frå tyngdekrafta. Då vil legemet bli påverka av like stor kraft oppover og nedover, og derav ha konstant fart resten av turen.

[Elefantmesteren]

Desto raskere tingen beveger seg, desto flere luftmolekyler krasjer den inn i (i løpet av samme tidsrom), desto mer motkraft blir det

[28teeth]

I utgangspunktet er tyngdekrafta større enn luftmotstanden og legemet får ein akselerasjon.

 

Etter kvart som farten aukar, aukar samtidig luftmotstanden. Det skjer heilt til krafta frå luftmotstanden er like stor som krafta frå tyngdekrafta. Då vil legemet bli påverka av like stor kraft oppover og nedover, og derav ha konstant fart resten av turen.

 

 

Desto raskere tingen beveger seg, desto flere luftmolekyler krasjer den inn i (i løpet av samme tidsrom), desto mer motkraft blir det

 

Oh! Dette betyr at når gjenstanden treffer så mange luftpartikler slik at kraftsummen blir 0, er akselerasjonen 0 resten av turen?

[Twinflower]

Når farten på objektet øker, så bygger det seg opp luftmolekyler foran (i fartregningen) som ikke klarer å "komme seg unna".

Dette blir en slags pute som øker i areal og fungerer som en brems helt til tyngdekraft og luftmotstand i er likevekt.

 

 

Naturen har en greie for likevekt

[Imsvale]

Oh! Dette betyr at når gjenstanden treffer så mange luftpartikler slik at kraftsummen blir 0, er akselerasjonen 0 resten av turen?

 

Riktig. I tillegg når et objekt faller så langt at det når denne likevekten, har det antakelig startet ganske høyt – og der er lufttrykket lavere (færre luftmolekyler per volum). Etter som objektet faller, øker også lufttrykket, og likevektshastigheten (terminalfarten) vil faktisk minke. Fra en maksimal hastighet i likevektstilstanden lenger opp, vil objektet så bremses litt og litt mens det faller videre. Så egentlig vil akselerasjonen være negativ, men enkelt sett kan man tenke seg at lufttrykket er konstant, og akselerasjonen er da null.

 

For den som har spilt Kerbal Space Program, eller er kjent med romfart for øvrig, merkes dette veldig godt når et romfartøy vender tilbake mot jorda og kommer inn i atmosfæren. Først med voldsom hastighet (mange tusen km/t), og så bremser lufta mer og mer jo lenger ned mot bakken du kommer. Oppbremsingen er da svært kraftig og kommer av at fartøyet ligger langt over terminalfarten, og da blir kraften fra luftmotstanden mye, mye større enn tyngdekraften.

 

Dette er også årsaken til at flytrafikken foretrekker å klatre et stykke opp i atmosfæren, der luften er tynnere, fordi der kan de fly raskere med mindre luftmotstand (lavere drivstofforbruk).

Endret 16. september 2015 av Imsvale

[arne22]

Det er nok rett, men hva med tyngdens akselerasjon, blir man tyngre eller lettere når man faller?

[Elefantmesteren]

tyngdekraften er sterkere nærmere jordens senter

[Twinflower]

tyngdekraften er sterkere nærmere jordens senter

 

Jupp, men sjelden noe man tar seg bryet ved å ta med i betrakningene på VGS-nivå.

 

Her er forresten en graf som viser hvordan den avtar.

 

[Imsvale]

Atmosfæren utgjør en svært liten del av jordas radius, og 75 % av atmosfærens masse ligger innenfor 11 km ifølge Wikipedia. Særlig høyere enn det, og luften blir for tynn selv for vanlige jetfly. Si 20 km for eksempels skyld.
 
Jordas radius R: 6371 km
Mesteparten av atmosfæren: 20 km

Edit: Avstanden mellom objektenes sentrum: R
Tyngdekraften er godt tilnærmet proporsjonal med 1/R² = R^-2:  forskjell. Lufttrykket mangedobles på samme avstand.

Endret 16. september 2015 av Imsvale

[28teeth]

 

Oh! Dette betyr at når gjenstanden treffer så mange luftpartikler slik at kraftsummen blir 0, er akselerasjonen 0 resten av turen?

 

Riktig. I tillegg når et objekt faller så langt at det når denne likevekten, har det antakelig startet ganske høyt – og der er lufttrykket lavere (færre luftmolekyler per volum). Etter som objektet faller, øker også lufttrykket, og likevektshastigheten (terminalfarten) vil faktisk minke. Fra en maksimal hastighet i likevektstilstanden lenger opp, vil objektet så bremses litt og litt mens det faller videre. Så egentlig vil akselerasjonen være negativ, men enkelt sett kan man tenke seg at lufttrykket er konstant, og akselerasjonen er da null.

 

For den som har spilt Kerbal Space Program, eller er kjent med romfart for øvrig, merkes dette veldig godt når et romfartøy vender tilbake mot jorda og kommer inn i atmosfæren. Først med voldsom hastighet (mange tusen km/t), og så bremser lufta mer og mer jo lenger ned mot bakken du kommer. Oppbremsingen er da svært kraftig og kommer av at fartøyet ligger langt over terminalfarten, og da blir kraften fra luftmotstanden mye, mye større enn tyngdekraften.

 

Dette er også årsaken til at flytrafikken foretrekker å klatre et stykke opp i atmosfæren, der luften er tynnere, fordi der kan de fly raskere med mindre luftmotstand (lavere drivstofforbruk).

 

Mmm. Når luftmotstanden blir større enn tyngdekraften, slik som når raketten når jordens atmosfære, vil akselerasjonen være negativ - altså farten blir mindre enn terminalfarten? Dette er det som vanligvis skjer etter at en gjenstand har nådd terminalfarten?

 

 

tyngdekraften er sterkere nærmere jordens senter

 

Jupp, men sjelden noe man tar seg bryet ved å ta med i betrakningene på VGS-nivå.

 

Her er forresten en graf som viser hvordan den avtar.

 

 

Grafen viser hvordan tyngdeakselerasjonen avtar jo lenger en veger seg fra jordens sentrum. Jo høyere tyngdeakselerasjonen er, jo større er jordens evne til å trekke på gjenstander - med andre ord - tyngdekraften?

Endret 16. september 2015 av 28teeth

[Imsvale]

Mmm. Når luftmotstanden blir større enn tyngdekraften, slik som når raketten når jordens atmosfære, vil akselerasjonen være negativ - altså farten blir mindre enn terminalfarten? Dette er det som vanligvis skjer etter at en gjenstand har nådd terminalfarten?

Nei, selve terminalfarten minker når lufttrykket øker, og dermed også farten. Men dette er bare et sidespor du neppe trenger å bry deg om på vgs. Der holder det muligens å tenke at farten/terminalfarten er konstant og akselerasjonen er null.

 

Grafen viser hvordan tyngdeakselerasjonen avtar jo lenger en veger seg fra jordens sentrum.

 

Forsåvidt også riktig, men grafen viser avstand fra jordens overflate, ikke sentrum. Det ser vi av verdien der grafen treffer y-aksen.

 

Jo høyere tyngdeakselerasjonen er, jo større er jordens evne til å trekke på gjenstander - med andre ord - tyngdekraften?

 

Jeg ville sagt det omvendt. Kraft gir akselerasjon. Tyngdekraften (gravitasjonsfeltets påvirkning) er svakere jo lenger unna gravitasjonsfeltets sentrum du er – slik du skrev over.