|
'''La velocitat terminal''' és la velocitat màxima (velocitat) que pot assolir un objecte quan cau a través d'un [[fluid]] ( [[Atmosfera terrestre|l'aire]] és l'exemple més comú). Es produeix quan la suma de la força d' [[arrossegament]] ( ''F <sub>d</sub>'' ) i la [[flotabilitat]] és igual a la força descendent de la [[gravetat]] ( ''F <sub>G</sub>'' ) que actua sobre l'objecte. Com que la [[força neta]] sobre l'objecte és zero, l'objecte té una [[acceleració]] zero. <ref>{{Ref-web|editor=NASA Glenn Research Center|títol=Terminal Velocity|url=http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/termv.html|consulta=March 4, 2009}}</ref>
{{Millorar traducció|data=2017}}
En [[dinàmica de fluids]], la '''velocitat límit'''<ref>{{ref-llibre |títol=Física per a la ciència i la tecnologia. Vol. 1: Mecànica. Oscil·lacions i ones. Termodinàmica |pàgines=140 |editorial=Reverte |any=2020 |isbn=9788429193701 |url=https://books.google.es/books?id=DLT1DwAAQBAJ&pg=PA140&dq=Velocitat+l%C3%ADmit&hl=ca&sa=X&ved=2ahUKEwjNlLTR1Pb6AhXG0oUKHQLyCn0Q6AF6BAgJEAI#v=onepage&q=Velocitat%20l%C3%ADmit&f=false |autor=Paul Allen Tipler, Gene Mosca}}</ref> o '''velocitat terminal''' és la [[velocitat]] màxima que aconseguiria un cos movent-se en el si d'un fluid infinit sota l'acció d'una [[força]] constant. Un exemple és el cas de la velocitat límit aconseguida per un paracaigudista en [[caiguda lliure]] que cau des de suficient alçada. La diferència amb caiguda lliure és que, en aquest cas, hi ha una [[fricció]] del fluid proporcional a la velocitat del cos, de manera que arribarà un punt límit de velocitat on l'empenta juntament amb la força de fregament s'iguali a la força de moviment el mateix cos.
En [[Dinàmica de fluids|dinàmica de fluids,]] un objecte es mou a la seva velocitat terminal si la seva [[Celeritat|velocitat]] és constant a causa de la força de contenció que exerceix el fluid a través del qual es mou. <ref>{{Ref-publicació|cognom=Riazi|nom=A.|cognom2=Türker|nom2=U.|data=January 2019|publicació=Computational Particle Mechanics|volum=6|exemplar=3|pàgines=427–437|doi=10.1007/s40571-019-00223-6|bibcode=2019CPM.....6..427R}}</ref>
A mesura que la velocitat d'un objecte augmenta, també augmenta la força de fregament que actua sobre ell, que depèn de la substància a través de la qual es mou. A una certa velocitat, la força de fregament igualarà el l'atracció gravitatòria de l'objecte i en aquest punt l'objecte deixa d'accelerar-se i continua caient a una velocitat constant anomenada velocitat terminal. Un objecte que es mogui cap avall més ràpid que la velocitat terminal s'alentirà fins a assolir la velocitat terminal. La força de fregament depèn de l'àrea projectada, és a dir, la secció o silueta de l'objecte en un pla horitzontal. Un objecte amb una àrea projectada gran en relació amb la seva massa, com un paracaigudes, té una velocitat terminal inferior a una amb una petita àrea projectada en relació amb la seva massa, com per exemple una bala. En general, per a la mateixa forma i material, la velocitat terminal d'un objecte augmenta amb la mida. Això es deu al fet que la força descendent (pes) és proporcional al cub de la dimensió lineal, però la resistència a l'aire és aproximadament proporcional a l'àrea de secció transversal que augmenta només a mesura que el quadrat de la dimensió lineal. Per a objectes molt petits com la pols i la boira, la velocitat del terminal se supera fàcilment amb corrents de convecció que impedeixen arribar a terra i, per tant, romandre en suspensió a l'aire durant períodes indefinits. La contaminació de l'aire i la boira en són exemples.
== Exemples ==
Basant-se en la resistència de vent, per exemple, la velocitat terminal d'un "skydiver" en posició bocaterrosa i en caiguda lliure és d'uns 195 km/h (54 m/s).<ref name="dx.doi.org">{{Ref-publicació |article=Steel Spheres and Skydiver — Terminal Velocity |url= http://dx.doi.org/10.1119/1.3246473 |publicació=The Physics Teacher |data=2009-11 |issn=0031-921X |pàgines=531–532 |volum=47 |exemplar=8 |doi=10.1119/1.3246473 |nom=J. Costa |cognom=Leme |nom2=C. |cognom2=Moura |nom3=Cíntia |cognom3=Costa}}</ref> Aquesta velocitat és el valor limitat asimptòtic de la velocitat, i les forces actuar en el balanç d'ens cadascú altre més i més de prop com la velocitat terminal és #apropar. En aquest exemple, una velocitat de 50% de la velocitat terminal és assolida després que només sobre 3 segons, mentre fa 8 segons per assolir 90%, 15 segons per assolir 99% etcètera.
Es poden aconseguir les velocitats més altes si el "skydiver" atraccions dins el seu o les seves extremitats (vegeu també "freeflying"). En aquest cas, els augments de velocitat terminals a sobre 320 km/*h (200 mph o 90 m/s),<ref name="dx.doi.org"/> el qual és gairebé la velocitat terminal del peregrine el falcó que busseja baix en la seva presa.<ref>{{Ref-publicació |article=Methodological reflections about establishing a corpus of the archived web: the case of the Danish web from 2005 to 2015 |publicació=Researchers, practitioners and their use of the archived web, 14-16 June 2017 |url= http://dx.doi.org/10.14296/resaw.0009| editorial=School of Advanced Study, University of London |data=2016-06-13 |doi=10.14296/resaw.0009 |nom=Niels |cognom=Brügger |nom2=Ditte |cognom2=Laursen |nom3=Janne |cognom3=Nielsen}}</ref> La mateixa velocitat terminal és agafada un típic .30-06 bala que cau cap avall—quan està tornant completament està estat acomiadat cap amunt, o va caure des d'una torre—segons un 1920 Exèrcit dels EUA estudi d'Artilleria.<ref>{{Ref-publicació |article=Tenth Symposium on Biomathematics and Computer Science in the Life Sciences, March 29, 30, 31, 1973, Houston, Texas |url=http://dx.doi.org/10.1093/jnci/49.1.318-a |publicació=JNCI: Journal of the National Cancer Institute |data=1972-07 |issn=1460-2105|doi=10.1093/jnci/49.1.318-a}}</ref>
Velocitat de competició "skydivers" mosca en un cap-baix col·locar i pot assolir velocitats de 530 km/*h (330 mph; 150 m/*s); el rècord actual és aguantat per Felix Baumgartner que va saltar des d'una altura de 128,100 peus (39,000 m) i assolit 1,357.6 km/*h (840 mph; 380 m/*s), encara que va aconseguir aquesta velocitat a altitud alta, on summament presents d'aire prim menys arrosseguen força.
El biòleg J. B. S. Haldane va escriure,
Al ratolí i qualsevol animal més petit [gravetat] presents pràcticament cap perill. Pots caure un ratolí baix mil-pati fust meu; i, en arribar a l'inferior, rep un xoc lleu i passejos fora. Una rata és matada, un home és trencat, un cavall "splashes". Per a la resistència va presentar al moviment per l'aire és proporcional a la superfície del movent objecte.<ref>{{Ref-llibre |títol=Farquarson, Alexander Haldane, (12 March 1867–17 March 1936) |url=http://dx.doi.org/10.1093/ww/9780199540884.013.u209266 |editorial=Oxford University Press |data=2007-12-01}}</ref>
== Flux laminar (Força de Stokes) ==
<math> v_ \infty = \frac{F_r}{6 \pi \eta R}</math>
||Left}}
==Flux turbulent (Força d'arrossegament de Rayleigh)==
== Fricció ==
Per a un cos movent-se en un [[flux turbulent]] en el qual es produeixen remolins al voltant del cos en moviment, la força de fregament depèn de '' la v''<sup>2, </sup> sent proporcional a la [[resistència aerodinàmica]]. En aquest cas la velocitat límit ve donada per l'equació: <ref>{{Ref-llibre|url=https://books.google.com/books?id=OPsTDAAAQBAJ&pg=PA26|títol=Dispersal in Plants: A Population Perspective|cognom=Cousens|nom=Roger|editorial=[[Oxford University Press]]|data=2008|pàgines=26–27|isbn=978-0-19-929911-9}}</ref>▼{{AP|Fricció}}
Quan un cos es mou a través d'un fluid, aquest provoca una resistència que tendeix a disminuir la velocitat del cos. Aquesta força, rep el nom de [[fricció]], va al contrari del moviment del cos depenent de les següents característiques: les propietats del fluid mateix i la velocitat del cos respecte del fluid. La fricció augmenta amb la velocitat.<ref>{{Ref-web |url=https://agora.xtec.cat/iesmontmelo/moodle/pluginfile.php/22281/mod_resource/content/2/32_el_paracaigudisme.html |títol=Força d'arrossegament |llengua=català}}</ref>
El [[paracaigudisme]] és un exemple molt clar de la fricció i de com actua. En l'instant en el que el paracaigudista es llença la seva velocitat inicial és 0 i la fricció també, de manera que els paracaigudistes cauen amb l'[[acceleració de la gravetat]]. Alhora augmentant la velocitat, la fricció augmenta fins que arriba un moment en el qual tot s'equilibra amb el pes dels paracaigudistes assolint una velocitat constant.<ref>{{Ref-web |url=http://iesicaria.xtec.cat/sfq/unitat%202.pdf |títol=Paracaigudisme ex de força d'arrossegament |pàgines=32 |consulta=2020-06-05 |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20200605084929/http://iesicaria.xtec.cat/sfq/unitat%202.pdf |arxiudata=2020-06-05}}</ref>
▲Per a un cos movent-se en un [[flux turbulent]] en el qual es produeixen remolins al voltant del cos en moviment, la força de fregament depèn de '' la v''<sup>2, </sup> sent proporcional a la [[resistència aerodinàmica]]. En aquest cas la velocitat límit ve donada per l'equació:
{{Equació|<math> v_ \infty = \sqrt{\frac{2F}{\rho A C_d}}</math>||left}}
On:
: <math> V_ \infty </math> és la velocitat límit o terminal,
: '' F '' és el [[pes]] de l'objecte que cau, per al cas de caiguda lliure '' F = mg ''.
: '' C<sub>d </sub> '' és el [[Coeficient aerodinàmic # Coeficients de forces|coeficient de resistència aerodinàmica]],
: '' ρ '' és la densitat del fluid a través del qual es mou l'objecte,
: '' A '' és la secció de l'objecte en direcció transversal a la de moviment
== Ordre de magnitud ==
Un cos en caiguda lliure en una atmosfera, accelera a causa de la gravetat. Però l'acceleració total és cada vegada menor, pel fet que la força de fregament augmenta amb la velocitat, aconseguint que la component de l'acceleració vertical total arribi a ser zero, en el moment en què la força de fregament és igual a la força de la gravetat, a partir d'aquell moment l'objecte cau a velocitat constant.
Per a un humà en caiguda lliure, en posició horitzontal i amb les extremitats esteses, la Velocitat Terminal és d'aproximadament 55 m/s (200 km/h) i per a una gota 8,88 m/s (32 km/h), depenent de la seva mida.
== Referències ==
{{Referències}}
== Vegeu també ==
* [[Llei de Stokes]]
* [[Caiguda lliure]]
== Enllaços externs ==
| 