علت افزایش موقت سرعت حدی

راهنمایی کوتاه: افزایش موقت سرعت حدی معمولاً به دلیل تغییر ناگهانی در نیروهای وارد بر جسم رخ می‌دهد.

گام‌به‌گام:

• ۱) سرعت حدی زمانی اتفاق می‌افتد که نیروی مقاومت هوا با نیروی وزن جسم در حال سقوط برابر شود و شتاب صفر شود.
• ۲) اگر جسم در حال سقوط با سرعت حدی، ناگهان شکلش تغییر کند (مثلاً چتر نجات باز شود)، سطح مقطع مؤثر آن افزایش می‌یابد.
• ۳) با افزایش سطح مقطع، نیروی مقاومت هوا (که به سطح مقطع و سرعت مربع بستگی دارد) به طور ناگهانی افزایش می‌یابد.
• ۴) در لحظه‌ی اولیه، چون سرعت هنوز زیاد است، نیروی مقاومت از وزن بیشتر می‌شود و جسم با شتاب منفی (کاهش سرعت) مواجه می‌شود.
• ۵) اما اگر جسم در حال سقوط از ارتفاع بالاتری رها شود یا چگالی هوا ناگهان کاهش یابد، ممکن است سرعت حدی موقتاً افزایش یابد تا نیروی مقاومت جدید با وزن برابر شود.
• ۶) این افزایش موقت تا زمانی ادامه دارد که تعادل جدید بین نیروها برقرار گردد.

پاسخ نهایی: افزایش موقت سرعت حدی معمولاً به دلیل تغییر ناگهانی در شرایط سقوط (مانند تغییر شکل جسم، تغییر چگالی هوا، یا تغییر ارتفاع) رخ می‌دهد که باعث می‌شود نیروی مقاومت موقتاً کاهش یابد یا نیروی محرکه افزایش یابد، و جسم برای رسیدن به سرعت حدی جدید نیاز به شتاب گیری دارد.

مثال مشابه: تصور کن یک چترباز ابتدا با دست و پاهای جمع شده سقوط می‌کند و به سرعت حدی ۵۰ متر بر ثانیه می‌رسد. اگر ناگهان دست‌هایش را باز کند، سطح مقطع افزایش می‌یابد و نیروی مقاومت زیاد می‌شود، اما اگر همزمان باد شدیدی از پشت بوزد، ممکن است سرعت حدی برای چند لحظه به ۵۵ متر بر ثانیه افزایش یابد تا تعادل جدید ایجاد شود.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی معادله دیفرانسیل حرکت با مقاومت هوا را حل کنی: $m\frac{dv}{dt}=mg-\frac{1}{2}C\rho A{v}^2$ و ببینی چگونه تغییر ناگهانی در C (ضریب درگ) یا A (سطح مقطع) بر سرعت تأثیر می‌گذارد.