Uç hız
Kısa tanım
Bir akışkan içinde düşen cismin, sürükleme kuvveti ağırlığına eşitlendiğinde ulaştığı ve daha fazla artmayan sabit hızdır.
Boşlukta serbest düşen bir cisim her saniye hızını yaklaşık 9,81 m/s artırır. Ama havada düşerken hızlandıkça hava direnci (sürükleme kuvveti) de artar. Bir noktada direnç cismin ağırlığına eşitlenir, net kuvvet sıfır olur ve cisim sabit hızla düşmeye devam eder. Bu hıza uç hız (terminal hız) denir.
Formül
Sürükleme kuvveti F = ½ × ρ × C_d × A × v² ile verilir (ρ hava yoğunluğu, C_d sürükleme katsayısı, A cismin hareket yönüne dik kesit alanı). Ağırlıkla eşitlendiğinde: v_uç = √(2 × m × g / (ρ × C_d × A)).
Örnek: 80 kg'lık bir paraşütçü yüzüstü pozisyonda (C_d ≈ 1,0, A ≈ 0,7 m², ρ = 1,225 kg/m³) yaklaşık √(2 × 80 × 9,81 / (1,225 × 1,0 × 0,7)) ≈ 43 m/s, yani 155 km/sa uç hıza ulaşır. Baş aşağı dalışta kesit alanı küçüldüğü için hız 250 km/sa'in üzerine çıkabilir. Paraşüt açıldığında A ve C_d büyür ve uç hız 5-6 m/s'ye iner. Sürükleme kuvvetini sürükleme kuvveti hesaplamasıyla, m/s ile km/sa arasındaki geçişi hız dönüştürücüsüyle yapabilirsin.
Serbest düşmeden farkı
Hava direnci ihmal edildiğinde düşüş hızı zamanla doğrusal artar: 3 saniyede yaklaşık 29 m/s. Kısa düşüşlerde ve ağır, küçük cisimlerde bu yaklaşım yeterlidir; hesabı serbest düşme hesaplamasında görebilirsin. Uzun düşüşlerde ve hafif cisimlerde ise uç hız belirleyici olur.
Gündelik örnekler
Yağmur damlaları boyutlarına göre yaklaşık 2-9 m/s uç hızla düşer; bu yüzden yüksek bulutlardan düşseler bile zarar vermezler. Dolu taneleri büyüdükçe uç hızları artar ve zarar verebilir. Toz ve polen gibi çok küçük parçacıkların uç hızı o kadar düşüktür ki havada uzun süre asılı kalabilirler.