Eindsnelheid berekenen

Hier kunt u de eindsnelheid berekenen: de snelheid waarbij luchtweerstand en zwaartekracht gelijk zijn. Voorbeeld: 80 kg, een coëfficiënt van 1,0 en 0,7 m² geven ongeveer 42,78 m/s (154 km/u).

Voorbeeld: Massa m 80 kg · Luchtweerstandscoëfficiënt C_d 1 · Frontaal oppervlak A 0,7 m² · Luchtdichtheid ρ 1,225 kg/m³ · Valversnelling g 9,8067 m/s² → Resultaat: Eindsnelheid v_t = 42,776 m/s (153,99 km/u). Bron: Halliday/Resnick/Walker, Fundamentals of Physics, Kap. „Drag force and terminal speed“ (siehe Wikipedia – Terminal velocity). Bijgewerkt: .

kg
Richtwaarde naargelang vorm en houding; een vallend mens zit grofweg tussen 0,7 en 1,3.
m²
Oppervlak loodrecht op de bewegingsrichting.
kg/m³
Standaard: 1,225 kg/m³ (zeeniveau, 15 °C). Lager op hoogte.
m/s²
Standaardwaarde 9,80665 m/s² (exact, CGPM 1901).
Mijn toolboxJe invoer wordt alleen in deze browser opgeslagen.

Resultaat

Resultaat
Eindsnelheid v_t = 42,776 m/s (153,99 km/u)
Eindsnelheid en verloop van de val
GrootheidWaarde
Eindsnelheid v_t42,776 m/s
in kilometer per uur153,99 km/h
in mijl per uur95,688 mph
Tijd tot 95 % van v_t7,9902 s
Valafstand tot 95 % van v_t217,18 m
Rekenstappen
  • In evenwicht is het gewicht gelijk aan de luchtweerstand: m·g = ½·ρ·C_d·A·v².
  • v_t = √(2·m·g / (ρ·C_d·A)) = √(2·80·9,8067 / (1,225·1·0,7)) = 42,776 m/s = 153,99 km/u = 95,688 mph.
  • Met v(t) = v_t·tanh(g·t / v_t) is 95 % van v_t bereikt na t = artanh(0,95)·v_t / g = 7,9902 s; dan is het voorwerp ongeveer 217,18 m gevallen.
Model met kwadratische luchtweerstand, constante luchtdichtheid en zonder opwaartse kracht. Werkelijke waarden hangen af van houding, hoogte en weer; richtwaarden, geen veiligheidsberekening.

Zo wordt het berekend

De eindsnelheid is de snelheid waarbij de luchtweerstand gelijk is aan het gewicht, zodat het voorwerp niet verder versnelt. Een vallend voorwerp versnelt eerst, maar de luchtweerstand groeit met het kwadraat van de snelheid tot ze het gewicht compenseert.

Formule

Uit m·g = ½·ρ·C_d·A·v² volgt v_t = √(2·m·g / (ρ·C_d·A)). Zwaarder, kleiner en stroomlijniger betekent sneller; dichtere lucht remt meer. De opwaartse kracht van verplaatste lucht is verwaarloosd. De tijd tot 95 % van de eindsnelheid volgt uit v(t) = v_t · tanh(g·t / v_t). Als luchtdichtheid geldt de standaardwaarde 1,225 kg/m³ van de internationale standaardatmosfeer.

Uitgewerkt voorbeeld

Massa 80 kg, C_d = 1,0, A = 0,7 m². Dan is v_t = √(2 · 80 · 9,80665 / (1,225 · 1,0 · 0,7)) ≈ 42,78 m/s, ongeveer 154 km/u of 95,7 mph. 95 % daarvan is na ongeveer 7,99 s bereikt; in die tijd valt het voorwerp circa 217 m.

Veelgestelde vragen

Hoe berekent u de eindsnelheid?

Met v_t = √(2·m·g / (ρ·C_d·A)). Voorbeeld: 80 kg, C_d 1,0, 0,7 m² en luchtdichtheid 1,225 kg/m³ geven ongeveer 42,78 m/s.

Waarom valt een zwaar voorwerp sneller dan een licht?

Bij gelijke vorm en oppervlak heeft het zwaardere voorwerp meer luchtweerstand nodig om zijn groter gewicht te compenseren, en dat lukt pas bij hogere snelheid.

Hoe snel wordt de eindsnelheid bereikt?

Strikt genomen alleen asymptotisch. In de praktijk is in het voorbeeld 95 % na ongeveer 8 seconden bereikt.

Bronnen en wettelijke basis

Bijgewerkt op: · Redactioneel beleid

Vergelijkbare tools