Lực cản và vận tốc giới hạn: cân bằng động khi vật vẫn chuyển động

🪂 Vì sao vật rơi không tăng tốc mãi?

Khi vật chuyển động trong chất lưu, lực cản ngược chiều vận tốc và thường tăng theo tốc độ. Lúc mới thả, lực cản nhỏ nên hợp lực hướng xuống. Khi vật nhanh dần, lực cản tăng, hợp lực và gia tốc giảm.

Cân bằng lực

Nếu chọn chiều xuống dương, phương trình khái quát là ma=mg−F_đẩy−F_cản. Tại vận tốc giới hạn v_t: mg=F_đẩy+F_cản(v_t).

Lực cản phụ thuộc thế nào?

Ở một số chế độ chảy chậm, lực cản gần tỉ lệ với v; trong nhiều chuyển động nhanh ngoài không khí, mô hình gần tỉ lệ v² thường hữu ích. Hệ số còn phụ thuộc hình dạng, diện tích cản, mật độ và độ nhớt của chất lưu.

Dù mở

Mở dù làm diện tích cản tăng mạnh, nên cùng tốc độ sẽ có lực cản lớn hơn. Cân bằng lực mới đạt ở tốc độ thấp hơn. Trong giai đoạn bung dù, lực và gia tốc có thể biến đổi nhanh; mô hình giản lược không mô tả đầy đủ giật, dao động và thay đổi hình dạng.