自由落体的问题

自由落体中的空气助力公式,解释详细。
问题:如果现实世界里人做自由落体运动。请给出各项目的大体参数。一个人冲10楼落下,楼层层高3m人重45kg,面积1平方米,请教人经过各楼层的时间各是多少?如何计算的(公式和过程)?
不喜欢这样的回答:这样的问题,完全应该忽略阻力。直接用自由落体公式。
最好是写出微积分公式,平下,就这个问题解释越科学越好,至于是否忽略有我来判断。
用人跳肯定不可能,但我们可以用其他的物品代替:“把一张A4纸和一个枕头从楼上扔下,哪个先落地?毫无疑问是枕头,可是枕头的迎风面积明显大于A4纸,如果用‘阻力=(1/2)*空气密度*速度的平方*圆球迎风面积*(24/雷诺数)*(1+3*雷诺数/16)’该公式能够解释这个问题吗?要知道这个问题事实上还和惯性有联系,请不要复制别人的答案,如果你只是想要2分的话,请敲‘不知道’,谢谢合作。

你去看一下和粘性流体力学相关的书,就知道不加任何条件这样问是没有意义的。
对于圆球有斯托克斯公式和奥森公式,是常用的一个近似结论,(只在速度较低时可用)。
阻力=(1/2)*空气密度*速度的平方*圆球迎风面积*(24/雷诺数)*(1+3*雷诺数/16)
其中:雷诺数=空气密度*速度*圆球直径/空气黏度系数
在温度为10度时。
空气密度=1.247 kg/m^3
空气黏度系数=1.77/100000 Pa*s

如果人直立跳下应该用平板附面层的阻力公式。
如果是平躺着落下似乎该用动量定理求阻力。

这样的问题,完全应该忽略阻力。直接用自由落体公式。
下落高度=9.8*(时间^2)/2计算通过每层时的时刻,递减
传说这是伟大的科学家伽利略的一个试验。一大一小的两个铁球会同时落地吗?
实验原理

1604年,伽利略用实验证明:物体下落的高度与时间的平方成正比,而与重量无关,即落体运动是匀加速的;通常看到不同物体下落之所以有快慢,并不是由于重量不同,而是由于空气阻力的缘故。

是说阻力吧?
你去看一下和粘性流体力学相关的书,就知道不加任何条件这样问是没有意义的。
对于圆球有斯托克斯公式和奥森公式,是常用的一个近似结论,(只在速度较低时可用)。
阻力=(1/2)*空气密度*速度的平方*圆球迎风面积*(24/雷诺数)*(1+3*雷诺数/16)
其中:雷诺数=空气密度*速度*圆球直径/空气黏度系数
在温度为10度时。
空气密度=1.247 kg/m^3
空气黏度系数=1.77/100000 Pa*s

如果人直立跳下应该用平板附面层的阻力公式。
如果是平躺着落下似乎该用动量定理求阻力。

这样的问题,完全应该忽略阻力。直接用自由落体公式。
下落高度=9.8*(时间^2)/2计算通过每层时的时刻,递减。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2007-05-01
将人看为圆柱体,阻力公式f=CρSv^2/2,式中C为阻力系数,一般在0.5到1.5之间.ρ为空气密度,S为人的迎风面积,v为下落速度.
人下落时有牛顿第二定律有:
mg-f=ma
即:mg-CρSv^2/2=mdv/dt
分离变量:dt=mdv/(mg-CρSv^2/2)
两边取定积分:∫[0,t]dt=∫[0,v]mdv/(mg-CρSv^2/2)
解得:v=√(2mg/(CρS))*tanh(t√(CρSg/(2m)))
再对此式积分得到:
位移s=m/√2*ln|(tanh[t*√(gCSρ/(2m))]+1)/(tanh[t*√(gCSρ/(2m))]-1)|
由此式解出t=√(2m/(CSρg))*arctanh√(1+e^(-√2s/m))本回答被提问者采纳
第2个回答  2007-05-01
是说阻力吧?
你去看一下和粘性流体力学相关的书,就知道不加任何条件这样问是没有意义的。
对于圆球有斯托克斯公式和奥森公式,是常用的一个近似结论,(只在速度较低时可用)。
阻力=(1/2)*空气密度*速度的平方*圆球迎风面积*(24/雷诺数)*(1+3*雷诺数/16)
其中:雷诺数=空气密度*速度*圆球直径/空气黏度系数
在温度为10度时。
空气密度=1.247 kg/m^3
空气黏度系数=1.77/100000 Pa*s

如果人直立跳下应该用平板附面层的阻力公式。
如果是平躺着落下似乎该用动量定理求阻力。

这样的问题,完全应该忽略阻力。直接用自由落体公式。
下落高度=9.8*(时间^2)/2计算通过每层时的时刻,递减。
v=(1/B)*(e^(2Bgt)-1)/1+(e^(2Bgt)),其中,B=(A/mg)^(1/2) ,m为质量,g为重力加速度,t为下落时间,阻力与速度平方成正比就是F=A*v^2.这是计算空气阻力的伞包公式.还有就是可以用分级的算法计算各段时间,用终了时间相减.到第三层的时间减去到第二层的时间,差就是你要的时间.
第3个回答  2007-05-01
阻力二楼的已经说了,我这里设其为f,
即 f--阻力 速度--v 重力加速度--g 时间--t 人质量--m
①微分方程式:dv=(g-f/m)dt (意思是某一微分时间段的速度变化,加入 初始条件,可以求出速度与时间的关系)
②下落距离s=v*dt的积分,积分范围是【0,t】。 (由此可求出下落距离和时间的关系,注意其中由①可知v可表示为t的函数)

至于具体怎么求,你还得自己来。给你个提示不错了,别喜欢不喜欢的了。
第4个回答  2007-05-01
是说阻力吧?
你去看一下和粘性流体力学相关的书,就知道不加任何条件这样问是没有意义的。
对于圆球有斯托克斯公式和奥森公式,是常用的一个近似结论,(只在速度较低时可用)。
阻力=(1/2)*空气密度*速度的平方*圆球迎风面积*(24/雷诺数)*(1+3*雷诺数/16)
其中:雷诺数=空气密度*速度*圆球直径/空气黏度系数
在温度为10度时。
空气密度=1.247 kg/m^3
空气黏度系数=1.77/100000 Pa*s

如果人直立跳下应该用平板附面层的阻力公式。
如果是平躺着落下似乎该用动量定理求阻力。

这样的问题,完全应该忽略阻力。直接用自由落体公式。
下落高度=9.8*(时间^2)/2计算通过每层时的时刻,递减
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