終端速度計算機

終端速度とは、落下物体に働く上向きの抗力が下向きの重力と等しくなるときに近づく一定の速度です。力がつり合うと合力と加速度はゼロになりますが、物体は動き続けます。この計算機は一般的な二乗抗力の式 vₜ = √(2mg/(ρCₐA)) を使用します。m は質量、g は重力加速度、ρ は流体密度、Cₐ は無次元の抗力係数、A は運動方向に垂直な投影断面積です。 この式は、空気や他の流体中を十分速く動き、抗力がおおむね速度の二乗に比例する物体に適しています。質量や重力が大きいほど終端速度は増します。流体密度、抗力係数、前面投影面積が大きいほど抵抗が増し、終端速度は下がります。そのため形状と姿勢が重要です。手足を広げたスカイダイバーは、同じ人が流線形の姿勢で急降下するときより面積が大きく、通常は抗力係数も大きくなります。 抗力係数は普遍的な材料特性ではありません。形状、表面粗さ、向き、レイノルズ数、流れの条件によって変わります。代表的な概算値は滑らかな球で約 0.47、幅広い鈍頭物体で約 1.0 から 1.3 ですが、精密な工学解析には実験データや検証済みの参考値を使うべきです。断面積は全表面積ではなく、流れに正対する面積です。15 °C 付近の標準的な海面条件では乾燥空気の密度は約 1.225 kg/m³ で、高度が上がると下がり、温度や圧力でも変化します。 この理想モデルは、一定の流体密度と抗力係数、無風、定常速度に近づくのに十分な落下距離を仮定します。終端速度に近づくまでの時間や距離は計算しません。また、空気中の高密度物体では通常小さいものの、液体中や低密度物体では重要になり得る浮力も無視します。航空宇宙、スポーツ、工学など安全性が重要な用途では結果を概算として扱い、完全な軌道モデル、適切な不確実性の余裕、検証済みの物理データを使用してください。