當(dāng)物體從高空下落時(shí),空氣阻力隨速度的增大而增大,因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落,這個(gè)速度稱為此物體下落的終極速度.已知球形物體速度不大時(shí)所受的空氣阻力正比于速度v,且正比于球半徑r,即阻力f=krv,k是比例系數(shù).對(duì)于常溫下的空氣,比例系為k=3.4×10-4Ns/m2.已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,取重力加速度g=10m/s2.試求半徑r=0.10mm的球形雨滴在無風(fēng)情況下的終極速度vT.(結(jié)果取兩位數(shù)字)
雨滴下落時(shí)受兩個(gè)力作用:重力,方向向下;空氣阻力,方向向上,當(dāng)雨滴達(dá)到終極速度v
T后,加速度為零,二力平衡,用m表示雨滴質(zhì)量,有
mg-krv
T=0①
m=πr3ρ②
由①②得終極速度
vT=代入數(shù)值得v
T=1.2m/s;
即半徑r=0.10mm的球形雨滴在無風(fēng)情況下的終極速度v
T為1.2m/s.