Несомненно, 5 км/ч величина несуразная.
Оценить скорость падения капли можно приравняв силу тяжести силе сопротивелния воздуха. Выражение для силы сопротивления воздуха зависит от скорости падения. Например, если обтекание капли ламинарное (т. е. при очень небольших скоростях) , то можно использовать выражение для силы Стокса. Однако, в действительности, при тех скоростях, которых достигают капли дождя, обтекание турбулентное и для силы сопротивления нужно использовать выражение
F = C * (ro*v^2 / 2) * S
С -- т. н. аэродинамический коэффициент,
ro -- плотность воздуха,
v -- скорость капли,
S -- площадь поперечного сечения.
Т. о. , формула для оценки скорости выглядит так:
m*g = C * (ro*v^2 / 2) * S
или
v^2 = 2*m*g / (C*ro*S)
Предположения о массе капли и её размерах сделать нетрудно. Сложнее с аэродинамическим коэффициентом С.
Для его оценки необходимо оценить т. н. число Рейнольса. Оно равно
Re = v*L / nu
v -- скорость обтекания,
L -- характерный размер капли (диаметр) ,
nu -- кинематическая вязкость воздуха.
Вязкость зависит от температуры воздуха. Если считать температуру 20 градусов, то вязкость примерно равна
1.5*10^(-5) м^2/с. Возьмём верхнюю границу скорости капли 100 м/с (это с большим запасом) , а верхнюю границу размера капли 5 мм. Тогда Re = 3.3*10^4. Каков же тогда аэродинамический коэффициент? В области дозвукового обтекания (а это именно наш случай) этот коэффициент близок к единице (см. http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0247.html)
Тогда
v^2 = 2*m*g / (ro*S)
и, пользуясь формулой для массы m = ro1*V (где ro1 -- плотность воды, а V -- объём капли) , получаем
v^2 = (8/3)*pi*g*R * (ro1 / ro)
где R -- радиус капли.
Подставив числа, получим оценку скорости
v = 13 м/с
Кстати, установившаяся скорость падения не зависит от высоты, с которой капля падает, если мы рассмтриваем уже окончательный размер капли в начальный момент падения. Но в действительности, при конденсации воды в процессе падения, размер капли растёт, пока не достигнет маскимального. Если учесть этот фактор, чилсо Рейнольдса на начальных этапах падения будет значительно меньше, следовательно, аэродинамический коэффициент -- больше. Но тогда сила сопротивления воздуха тоже будет больше, что приведёт к уменьшению скорости.
Т. о. , наша оценка даёт примерно верхний предел скорости падения капли.
Естественные науки
Какая скорость у капелек дождя? Где то слышал, что 5 км/час. Мне кажется что намного быстрее.
Зависит от размера капли. Но невысокая.
Скорость зависит от высоты над уровнем земли конкретной тучи! Чем выше туча, тем выше скорость! И от состава капель. Например, кислотный дождь!
Светлана Абраменкова
Нифига. уже через несколько секунд после начала падения лобовое сопротивление воздуха делает скорость падения постоянной. Для одной и той же капли на любой высоте.
скорость капельки завист от её веса, от высоты с которой она упала и от уровня над землей, на котором эта самая скорость будет определяться, я уже молчу о скорости и направлении ветра, который эту капельку гонит
зависит от размера: 5 мм в поперечнике - 9 м/с, 0,5 мм в поперечнике - 2 м/с
Вадим Баскаков
Спасибо! Отличный ответ! Удачи!
Порядка 30-50 м/с, мне кажется. Да, это намного больше.
Похожие вопросы
- Какой человек промокнет быстрее: идущий со скоростью 5 км/ч и бегущий со скоростью 20 км/ч? допустим, что преодолеть им
- Может ли идти дождь при сильном ветре. В физике упоминается что для дождя, скорость ветра характерна примерно 5 км/ч.
- С какой скоростью Новый год движется по планете? Сколько км\час?
- Может ли тело совершать полет в атмосфере со скоростью 27 М =27 000 км\час =7,5 км\сек ?
- какова скорость вращения земли? меня интересует в км/час или км/сек! то что она вращается 23 часа 56 мин. ясно и так!
- Скорость тела относительно палубы корабля 5 км/ч - это как? Корабль движется со скорость 15 км/ч. Где тело движется?
- почему скорость измеряют в км\час когда человек может ехать меньше часа? почему скорость не меряют в метрах за секунду?
- Что будет если в невесомости столкнутся: человек и наковальня весом в 1 тонну, летящих навстречу со скоростью 10 км/час
- Артиллерия... Можно ли снарядом с первого раза попасть точно в цель на расстояние в 5 км ?
- с какой скоростью падают капли дождя? а снежинки?