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问题: 下落问题

当物体从高空下落时,空气阻力随速度的增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v且正比于球半径r,即阻力Ff=krv,k是比例系数.对于常温下的空气,比例系数k=3.4×10^-4N.s/m2.已知水的密度ρ=1.0×10^3kg/m3,取重力加速度g=10m/s2.试求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的终极速度vr(结果取两位数字)

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解答:

解析:雨滴下落时受两个力作用:重力,方向向下;空气阻力,方向向上。当雨滴达到稳态速度后,加速度为0,二力平衡,用m表示雨滴质量,有mg-krv=0,m=4π^3p/3 ,求得v=4π^2pg/3k ,v=1.2m/s。