Limit hız
Kısa tanım
Limit hız, akışkan içinde düşen bir cismin hava direnci ağırlığına eşitlendiğinde ulaştığı ve artık artmayan sabit hızdır.
Diğer adları: Terminal hız, Son hız, Kritik hız
Uçaktan atlayan bir paraşütçü sonsuza kadar hızlanmaz. Belli bir noktadan sonra havanın direnci ağırlığını tam dengeler ve düşüş sabit hızla sürer. Fizikte bu hıza limit hız ya da terminal hız denir.
Nasıl hesaplanır?
Hava direnci F_d = ½·ρ·v²·C_d·A formülüyle bulunur. ρ akışkan yoğunluğu, C_d sürükleme katsayısı, A cismin hareket yönüne bakan kesit alanıdır. Bu kuvvet ağırlığa (m·g) eşitlendiğinde:
v_t = √(2·m·g / (ρ·C_d·A))
Örnek
80 kg bir kişi, C_d = 1 ve 0,7 m² kesit alanıyla deniz seviyesindeki havada (ρ = 1,225 kg/m³) düşüyor olsun. Pay 2 × 80 × 9,81 = 1.569,6; payda 1,225 × 1 × 0,7 = 0,8575 olur. Oran yaklaşık 1.830,4 ve karekökü 42,8 m/s'dir; bu da saatte yaklaşık 154 km eder. Paraşüt açıldığında kesit alanı ve sürükleme katsayısı büyük ölçüde artar, limit hız birkaç m/s düzeyine iner.
Hangi etkenler değiştirir?
- Kütle arttıkça limit hız artar; bu yüzden aynı boyuttaki dolu bir top boş olandan hızlı düşer.
- Kesit alanı büyüdükçe hız düşer; paraşütçünün kollarını açması bu yüzden yavaşlatır.
- Yüksek irtifada hava seyrek olduğu için limit hız daha yüksektir.
- Su gibi yoğun akışkanlarda limit hız çok daha düşüktür.
Karıştırılmaması gereken
Trafikteki "hız limiti" yasal bir sınırdır, fiziksel limit hızla ilgisi yoktur. Matematikteki limit kavramı da adını paylaşsa bile farklı bir konudur. Ayrıca limit hıza teorik olarak sonsuz sürede ulaşılır; pratikte birkaç saniyede %95'ine yaklaşılır.
Kendi değerlerinle sonucu limit hız hesaplama aracında görebilir, sürtünmesiz durumu serbest düşme hesaplayıcısıyla karşılaştırabilirsin.