Terminaalinopeutta

Terminaalinopeus on se nopeus, johon kappale saavuttaa pudotessaan ilmanvastuksen vaikutuksesta, jolloin kiihtyvyys on nolla. Ilmakeässä tämä tapahtuu, kun painovoima ja ilmanvastus ovat tasapainossa.

Fyysinen malli: Newtonin lain mukaan m g − F_d = m a. Terminaalinopeus v_t saavutetaan, kun a = 0 ja m g = F_d. Jos ilmanvastus voidaan ilmaista F_d = 1/2 ρ v^2 C_d A, missä ρ on ilman tiheys, C_d ilmanvastuskerroin ja A kappaleen poikkipinta-ala, saadaan v_t = sqrt( (2 m g) / (ρ C_d A) ). C_d ja A riippuvat kappaleesta ja virtauksen Reynold'n luvusta; suurempi poikkipinta-ala tai suurempi ilmanvastuskerroin pienentää v_t, suurempi massa nostaa sen.

Esimerkkejä ja sovelluksia: Ihmisen terminaalinopeus riippuu asennosta; tyypillisesti vatsallaan alaspäin suoritetussa asennossa noin 50–60 m/s, ohjauksella tai kapeammissa asennoissa usein 70–90 m/s. Terminaalinopeus pätee myös nesteisiin, joissa nesteen tiheys ja viskositeetti muuttavat vastusta merkittävästi, joten saavutettava nopeus on yleensä pienempi kuin ilmassa. Terminaalinopeutta hyödynnetään muun muassa laskuvarjohyppyjen suunnittelussa, meteorologisissa malleissa sekä kappaleiden ilmanvastusominaisuuksien arvioinnissa.