아무리 높이 떨어져도 종단속도가 정해지던데
비행기에서 떨어져도 사람의 종단속도는 50으로 지정되어 있다던데
각 물체마다 종단속도가 정해져 있는 이유는 뭔가요?
종단 속도가 존재하는 물리적 원인이 뭔가요?
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
종단속도는 유체역학에서 물체의 속도가 외부의 다른 힘 때문에 그 물체가 일정한 속도로 이동하는 것을 말합니다.자유낙하하는 물체 아래방향의 중력과 위방향의 힘이 같을 때, 자유낙하하는 물체는 종단속도를 가지게 되는데, 이것은 물체의 알짜힘이 0이 되는, 즉 결과적으로 가속도가 0이 되는 것입니다.
물체가 가속함에 따라서 물체에 작용하고 가속도를 감소시키는 항력 또한 증가합니다. 그리고 특정한 속도에서, 항력은 물체의 무게와 같아지게 되는데 이 특정한 순간, 물체는 가속이 멈추고 종단속도라고 불리는 일정한 속도로 떨어지게 됩니다.
사람의 자유낙하도 이와 마찬가지인데요, 이 때 작용하는 항력은 공기로 인한 저항입니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
비행기에서 떨어져도 사람의 종단속도가 50로 지정되어 있다는 주장은 사실이 아닙니다. 종단속도는 개인이나 물체에 따라 다르며, 정해진 값이 없습니다.
종단속도는 물체가 중력에 의해 가속되는 상황에서, 공기 저항과 중력의 균형점에서 속도가 더 이상 증가하지 않는 지점을 의미합니다. 이는 공기 저항과 중력이 상쇄되어 물체가 일정한 속도로 떨어지게 되는 상태를 말합니다.
물체의 종단속도는 여러 요소에 영향을 받습니다. 물체의 질량, 크기, 모양, 공기 저항 계수 등이 종단속도에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 더 크고 둥글게 매끄러운 물체는 공기 저항이 적어져 종단속도가 높아질 수 있습니다.
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
종단속도는 물체가 중력에 의해 자유 낙하하는 경우에 해당하는 개념입니다. 종단속도는 물체가 중력에 의해 가속되다가 일정한 속도로 이동하게 되는 지점에서의 최대 속도를 의미합니다. 지구의 표면에서 자유 낙하하는 경우, 중력은 물체를 아래로 가속시키며 그 가속도는 약 9.8 m/s²(지구에서의 중력 가속도)입니다. 하지만 공기 저항이나 다른 외부 요인들이 없다면, 물체는 계속해서 가속되며 속도는 점점 증가합니다. 그러나 공기 저항과 같은 외부 요인들이 존재할 경우, 물체의 속도가 일정한 값으로 수렴하게 됩니다. 이를 종단속도라고 부르며, 종단속도에 도달하면 물체는 일정한 속력으로 움직이게 됩니다. 이때 종단속도에 도달했을 때의 소요 시간은 여러 요소(무게, 공기 저항 등)에 따라 달라질 수 있습니다. 즉, 어떤 위치에서든지 자유 낙하하는 물체는 종단속도까지 가속됩니다. 그리고 한 번 종단속도에 도달하면 추가적인 강화된 힘이나 영향을 받지 않으면서 일정한 송진을 유지합니다.
물체의 종단속도(terminal velocity)는 그 물체가 내려오는 과정에서 공기 저항과 중력이 균형을 이룰 때의 속도를 가리킵니다. 이러한 종단속도는 물체의 질량과 모양, 공기의 밀도와 점성, 중력 등 여러 가지 요소에 의해 결정됩니다. 종단속도가 존재하는 이유와 관련된 주요 요소들을 살펴보겠습니다:
공기 저항 (Air Resistance): 물체가 공기 중을 이동할 때 공기 저항이 작용합니다. 물체의 속도가 증가하면 공기 저항도 증가하며, 속도가 빨라질수록 저항이 더 커집니다. 초기에는 중력이 속도를 증가시키지만 어느 시점에서 공기 저항이 중력을 상쇄하여 물체의 가속도가 0이 되고 균형 상태가 됩니다.
중력 (Gravity): 모든 물체에는 중력이 작용하며, 이것이 물체를 아래로 끌어당깁니다. 초기에 중력이 물체를 가속화시키지만, 종단속도에 도달하면 중력과 공기 저항이 상쇄하게 됩니다.
물체의 특성: 물체의 질량과 모양은 종단속도에 영향을 미칩니다. 질량이 크고 더 밀도가 높은 물체는 종단속도에 도달하는 데 더 많은 시간이 필요합니다.
공기의 밀도와 점성: 공기의 밀도와 점성은 공기 저항을 결정하는데 중요한 역할을 합니다. 대기 중의 공기 밀도는 고도에 따라 다르며, 점성 역시 온도와 고도에 따라 변할 수 있습니다.
따라서 종단속도는 물체의 특성과 주변 환경에 따라 다를 수 있습니다. 비행기에서 사람이 떨어질 경우, 종단속도는 공기 밀도와 공기 저항, 중력 등에 의해 결정되며, 대략 50m/s 정도로 설정되어 있습니다. 이런 종단속도 설정은 안전을 위한 것으로, 너무 높은 속도로 떨어지면 다칠 가능성이 크기 때문입니다. 종단속도에 도달하면 더 높은 속도로 가속되지 않고 일정한 속도로 떨어지게 됩니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
종단속도는 물체가 공기 중에서 일정한 속도로 운동할 때의 속도를 말합니다. 종단속도가 존재하는 물리적 원인은 물체에 작용하는 중력과 공기 저항의 상호 작용입니다.
물체가 공기 중에서 낙하할 때, 중력은 물체를 아래로 가속시킵니다. 그러나 공기 저항은 물체의 운동을 방해하여 속도를 감소시킵니다. 결국, 중력과 공기 저항의 힘이 같아질 때, 물체는 일정한 속도로 운동하게 됩니다. 이 속도가 바로 종단속도입니다.
종단속도는 물체의 질량과 공기 저항에 의해 결정됩니다. 질량이 큰 물체는 중력이 많이 작용하기 때문에 종단속도가 더 큽니다. 공기 저항이 큰 물체는 속도가 감소하는 속도가 더 빠르기 때문에 종단속도가 더 작습니다.
비행기에서 떨어지는 사람의 종단속도는 약 50m/s입니다. 이는 사람의 질량이 크고 공기 저항이 작기 때문입니다. 낙하산을 펼치면 공기 저항이 증가하여 종단속도가 감소합니다. 낙하산의 종단속도는 약 20m/s입니다.
종단속도는 물체의 운동에 중요한 영향을 미칩니다. 물체의 종단속도가 빨라지면 공기 저항도 증가하여 물체의 운동이 방해받게 됩니다. 또한, 물체가 지면에 도달하는 시간도 짧아집니다.