سرعت حد

{terminal velocity} [فیزیک] سرعت ثابت جسمِ در حال سقوط وقتی که نیروی مقاومت محیط در برابر حرکت جسم، با وزن جسم که در جهت مخالف اثر می کند مساوی می شود

در دینامیک شاره ها، یک جسم، زمانی با سرعت حد ( به انگلیسی: Terminal velocity ) حرکت می کند؛ که سرعتش به خاطر نیروی مقاومت هوا، آب یا شاره ی دیگری که در آن سقوط کرده ثابت شود. یک جسم که در حال سقوط آزاد است هنگامی به سرعت حد می رسد که نیروی به سمت پایینِ گرانش ( Fg ) با برآیند نیروهای به سمت بالا ( نیروی کشش و نیروی شناوری ) مساوی شود. با نوشتن موازنهٔ نیرو در
4/3πR^3g ( ρs - ρf ) =Fd
R، شعاع کرهٔ در حال سقوط، g شتاب گرانش، ρs چگالی کره و ρf چگالی شاره هستند.
برای پیش بینی سرعت حد یک جسم کروی در یک سیال نیوتنی در شرایط هم دما، معادلات پایستگی جرم و اندازه حرکت باید حل شوند. وجود جمله های غیرخطی مربوط به اینرسی در معادلهٔ پایستگی اندازه حرکت، حل این معادله ها را بسیار پیچیده می کند به طوری که حل مستقیم این معادله ها تنها با فرض قابل صرف نظر بودن جمله های اینرسی ممکن است. اینرسی کم، در سرعت های بسیار پایین رخ می دهد و برای پیش بینی سرعت ذرات با سرعت های متوسط و بالا باید از روابط تجربی استفاده کرد.
حل کامل معادلات پایستگی جرم و اندازه حرکت برای ذرهٔ در حال سقوط در سیالات غیرنیوتنی به دلیل مکانیزم متفاوت انتقال تنش برشی در این سیالات بسیار پیچیده و حل های عددی تنها برای سرعت های بسیار پایین ممکن است. استفاده از روابط تجربی برای پیش بینی روند سقوط ذرات در این محیط ها، رایج ترین شیوهٔ حل مسائل مهندسی مربوط به کنش و واکنش بین ذرات جامد و سیالات است.

سرعت حد (terminal velocity)
حداکثر سرعت دسترسی پذیر برای جسمی که تحت تأثیر نیروی واردشده بر آن در شاره ایدر حرکت است. همراه با افزایش سرعت حرکت جسم در شاره، مقدار کل نیروهای مقاومت در برابر حرکت آن افزایش می یابد. سرعت حد جسم وقتی حاصل می شود که نیروهای مقاومت در برابر حرکت، دقیقاً با نیروی به حرکت درآورندۀ آن مساوی شوند؛ در این حالت، از آن جا که نیروی برآیندی وجود ندارد، شتاب یا افزایش سرعت هم پدید نمی آیند. برای جسمی که تحت تأثیر وزن در هوا سقوط می کند، سرعت حد هنگامی فرا می رسد که نیروی مقاومت هوا با وزن جسم مساوی می شود. چترهای نجات را چنان طراحی می کنند که شتاب سقوط شخص چترباز یا محمولۀ در حال سقوط را به صفر برسانند تا سرعت حد سقوط در محدودۀ بی خطر باقی بماند.

سرعت ثابت جسمِ در حال سقوط وقتی که نیروی مقاومت محیط در برابر حرکت جسم، با وزن جسم که در جهت مخالف اثر می‏کند مساوی می‏شود.

💡 سرعت واماندگی یا سرعت حداقل، سرعتی است که اگر هواپیما از آن کمتر حرکت کند با خطر سقوط مواجه خواهد. سرعت واماندگی را می‌توان با استفاده از روش محاسبه نیروی بُرّا بدست آورد.

💡 در انسان با فرارسیدن زمان بلوغ، ساخت همیشگی اسپرم در بیضه‌ها با سرعت حدود ۱۲۵ میلیون اسپرم در روز آغاز می‌شود (در هر ثانیه حدود ۱۵۰۰ اسپرم). اسپرم‌ها در اطراف دیواره‌های لوله‌های سمینیفر تکامـل پیدا می‌کنند و دم‌های آن‌ها که آن‌ها را قادر به شنا کردن می‌کنند، به سمت مرکز لوله‌ها قرار می‌گیرند. اسپرم بالغ در یک لولهٔ پیچ در پیچ به نام اپیدیدیم که پشت هر بیضه جای دارد، نگهداری می‌شود. سرانجام اسپرم‌ها یا در طی فعالیت جنسی با انزال بیرون می‌روند یا به داخل بدن بازجذب می‌شوند.