空気抵抗・終端速度の計算
抗力係数・質量・断面積を入れると、空気抵抗とつり合って、それ以上速くならなくなる速さ(終端速度)を計算します。抗力係数は物の形によって大きく変わるので、資料や実験値を調べて入れてください。
目安の値です。物の形によって大きく変わるので、正確な値は資料や実験値で確認してください
kg
m²
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
kg/m³
地上付近(15℃くらい)の目安の値です
m/s²
計算方法
終端速度 v = √(2mg ÷(空気の密度 × 断面積 × 抗力係数))(m は質量、g は重力加速度)
例:質量0.5kg、断面積0.01m²の物(抗力係数0.5)が落ちるとき、終端速度は √(2×0.5×9.80665÷(1.2×0.01×0.5)) ≒ 約40.4m/sです。
落ち始めは自由落下に近く速さが増えますが、速くなるほど空気抵抗(速さの2乗に比例)も大きくなり、やがて重さと空気抵抗がつり合って、それ以上速くならなくなります。この一定になった速さが終端速度です。抗力係数は物の形によって大きく変わる値なので、このツールでは目安の数字を初期値にしており、実際に使う形の抗力係数は、資料や実験値で確認してください。
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よくある質問
終端速度とは?
空気抵抗と重さがつり合って、それ以上速くならなくなったときの速さです。
抗力係数とは?
物の形によって決まる、空気抵抗の受けやすさを表す数です。丸い形より、面で風を受ける形のほうが大きくなる傾向があります。
抗力係数はどこで調べる?
流体力学の教科書や、実験・測定にもとづく資料で確認できます。物の形や表面のなめらかさで変わります。
質量が大きいほど終端速度は?
大きくなります(重いほど、速くならないと空気抵抗が追いつきません)。
断面積が大きいほど終端速度は?
小さくなります(空気抵抗を受けやすくなるためです)。パラシュートが広がると、ゆっくり落ちるのはこのためです。