| 物理 022 |
|---|
|
粘性の大きな流体ほど(21式の比例定数が大きいので、同じ質量の物体なら,終端速度は小さくなる。方,流体中を落下する物体が球体なら,(21)式の比例定数kは小球の半径,に比例することも知られているので,流体の粘度によって決まる比例定数をcとするk=crと表すことができ、終端速度は
4R14 終端速置のセー1グラ05tとははめい취り気のH定をおt となる。(24)式より、同じ質量の木製と金属製の小球なら,半径の大きい木製の小球のほうが終端速度が小さくなることがわかる。とゃってみよう 以下の方法で,空気感抗があるときの落下する速度と感状力の関係を調べてみよう。①1mのものさしを船直に置き、その横で膨らませた風船を落下させ、落ちていくようすをビデオで環影する。 10cm落下するのに要する時間が変化しなくなったら,そのとき持端速度に塗したと利断し,持端速度を求める。 ②医船にクリップを付けて質量を増やし、同様の実験を行い,質量と特味速度の関係をグラフに表す。 上の「やってみよう」から終端速度の2乗と質量の関係をグラフに示したものが図15である。この場合では、風給にはたらく空気の抵抗力は速度の2乗に比何するようである。 一般に,速度の2乗に比例する抵抗が存在することが知られており,この抵抗を情性抵抗と呼ぶ。粘性抵抗と慣性抵抗のどちらが優位に効いてくるかは、物体の大きさや速度,流体の性質や状態によって変わる。 風能の質量と時a1tの2 ▲図15の関係 ·運動方程式より,物体の質量と加速度がわかれば,物体にはたらくカを求めることができる。物体の加速度の向きと,物体にはたらく合力の向きは一致する。·物体にはたらく力の大きさが一定であれば,物体は等加速度運動をする。速度によって力の大きさが変われば、加速度も変化する。·空気の抵抗を受けて落下する物体は,徐々に速さが大きくなるが、やがて一定の。 速さ(終端速度)で落下する。このとき,物体にはたらく重力と紙抗力はつり合っ ている。 |