A velocidade terminal descreve o ponto de equilíbrio na cinemática onde o arrasto atmosférico em um objeto em queda torna-se igual e oposto à aceleração da gravidade. Assim, o objeto não pode acelerar mais sem ajuda externa e atingiu sua maior velocidade possível naquele meio.
O arrasto é uma função da aerodinâmica do objeto em questão: um guarda-chuva cairia muito mais lentamente do que um míssil do mesmo peso. Podemos usar a equação da velocidade terminal para calcular a velocidade de um objeto neste ponto.
Determine o pesoCdo objeto em queda. A maneira mais fácil de fazer isso geralmente é medir essa quantidade diretamente. Você também pode estimar o peso se conhecer os materiais de construção e as dimensões.
Calcule a área frontalUMAdo objeto em queda. A área frontal é a área aparente voltada para a direção da queda. Você pode determinar esta área medindo o contorno do objeto a partir dessa orientação.
Por exemplo, se o objeto em queda fosse um cone, a ponta do cone apontaria diretamente para baixo e a área frontal pareceria um círculo igual à área da base circular do cone.
Determine o coeficiente de arrastoCd do objeto em queda. Normalmente, você pode evitar ter que calcular o coeficiente de arrasto procurando um valor aproximado em um livro de referência ou na Internet. Se você precisar de um valor altamente preciso, consulte um engenheiro.
Determine a densidade atmosféricaρ do meio através do qual o objeto estará caindo. Se o meio é o ar, então você deve saber que a densidade do ar diminui com a altitude, o que significa que o terminal do objeto a velocidade diminuirá à medida que se aproxima do solo (onde o gás é mais denso e empurra de volta com mais força, proporcionando uma frenagem mais forte potência).
Assim, você pode calcular a velocidade terminal em qualquer altitude usando matemática simples, mas para calcular a mudança na velocidade terminal ao longo de uma queda de longa distância, você vai exigir o uso de cálculo ou aproximações.
A densidade do ar também muda com o clima; não há valor de densidade uniforme para uma determinada altitude. Para obter as medições mais precisas da densidade do ar, você precisará multiplicar os valores médios de densidade do ar pelos desvios das condições climáticas locais.
As informações atmosféricas estão disponíveis nos Estados Unidos no National Weather Service, um serviço da National Oceanic and Atmospheric Administration.
OndeCé o peso do objeto,ρé a densidade do gás,UMAé a área da seção transversal do objeto, eCd é o coeficiente de arrasto.
Em português simples, a velocidade terminal do objeto é igual à raiz quadrada do quociente de duas vezes o peso do objeto sobre o produto da área frontal do objeto, seu coeficiente de arrasto e a densidade do gás do meio através do qual o objeto é caindo.