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A-Level物理 | 现实版终端速度了解一下?

2019.05.23 18:03 · A- Level   来源:

  最近很多同学反映物理难学,知识点很晦涩难懂。在这里,我不得不为物理打抱不平一下。

  与其说物理是一门学科,不如说它是生活的剪影,在我们的日常生活中,无时无刻不在和物理打交道,只要在生活中处处留心,也能发现它的美。

  比如,下雨天,我们经常被雨点砸中,但却没有任何疼痛的感觉,你有没有深究过这是为什么呢?

  这是因为雨点一开始是在稀薄的大气中汇聚而成,并加速下落的。

  随着雨点的下落,大气密度渐渐变大,而且雨点的速度也在增加,导致空气阻力(air resistance)变得越来越大,而这个阻力的增加,会使雨点的速度慢慢减小,从加速运动慢慢地变为匀速运动,因此它不会具有很大的速度。

  同时因为雨点的质量很小,所以它也就具备不算大的动能 (kinetic energy)了,这样一来,雨点虽然是从很高的地方掉落,但因为具备的动能不大,所以掉在脸上的感觉也就不会很大了。

  我们把最终达到的速度就叫做terminal velocity。

  我们不妨再来思考一下,如果一个iPhone从高空掉下来,会是一种怎样的情况呢?

  假设,我们让这个iPhone从一层楼的高度下落(初速度 initial velocity 始终为0),因为高度有限,并不能达到terminal velocity,我们把它落在地面时刻的速度记为V1(末速度final velocity);当我们让同样一个iPhone从五层楼的高度向下落时,落地时刻的速度记为V2(末速度final velocity),我们不难得出:V2 > V1。

  随着楼层越来越高,它到达地面的速度会越来越大。但在实际中,当高度达到某一临界值时会存在这么一个速度Vn,它将不会随着高度的增加而增加,此时的Vn就是terminal velocity。

  也就是说,即使你把手机从在高空中的飞机上扔下去,它到达地面的速度和你在几十层楼高的高度上扔下去是一样的。

  Terminal velocity的标准解释是:在流体动力学中,当物体在流体中运动时,在流体向物体运动反方向所施的力下,物体的运动速度因而不变,这时物体所移动的速度就是终端速度。

  当向下的重力(Fg)相等于向上的阻力(Fd)时,自由落体中的物体会达到终端速度。此时物体的合力为零,因此物体的速度保持不变。

  这就是关于terminal velocity的知识,通过联系现实生活中的案例来学习,是不是更有意思呢?

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