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🧮 settling 速度與速率 newton regime 計算機

專業免費的 settling 速度與速率 newton regime 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
34.3 m/s
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是終端速度?

當物體下墜時,空氣(或液體)的阻力會逐漸增大,直到與向下的重力完全抵消,此時物體不再加速,維持等速下降,這個固定速度就稱為「終端速度」。在牛頓紊流區中——也就是物體周圍的流動屬於紊流、阻力與速度平方成正比的情況——這種力平衡可以推導出一個簡潔的解析公式,直接求出沉降速度。本計算機通用於各種情況,只要輸入一致的 SI 單位即可使用。

如何使用本計算機

請依序輸入物體質量(kg)、當地重力加速度(地球表面約為 9.81 m/s²)、周圍流體的密度(海平面空氣約 1.225 kg/m³,水約 1000 kg/m³)、迎風投影面積(m²),以及阻力係數 Cd(球體約 0.47,正對流向的平板約 1.0)。計算機會同時以 m/s 與 km/h 兩種單位顯示終端速度。

公式解析

當物體達到終端速度時,阻力 ((1) ÷ (2))\rho v^2 A C_d 會等於重量 mg。將兩者相等並解出 v,可得

v = \sqrt{\dfrac{2 Mass · Gravity}{Density \rho · Area A · Drag C_d}}

質量越大、越重的物體下墜越快;而流體密度越高、迎風面積越大或阻力係數越高,都會使物體下墜得越慢。

實例計算

以一顆棒球為例,質量 0.145 kg、迎風面積 0.0042 m²、Cd = 0.47,在空氣中(ρ = 1.225 kg/m³、g = 9.81 m/s²)下墜:分母 \rho A C_d = 1.225 × 0.0042 × 0.47 ≈ 0.002418。代入後得

v = \sqrt{\dfrac{2 × 0.145 × 9.81}{0.002418}} ≈ √(1176.6) ≈ 34.3 \ m/s

(約 123 km/h)。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

這個公式適用於液體中的微小顆粒嗎?
牛頓紊流區的方程式適用於雷諾數較高的情況(大約 1000~200,000)。若是極小且移動緩慢的顆粒,應改用斯托克斯定律(Stokes' law)。
該選用哪個阻力係數?
光滑球體約為 0.47,流線型物體約 0.04,正對流向的平板約 1.0~1.28。請依物體的實際形狀選擇合適的數值。
為什麼會顯示兩種速度單位?
m/s 是 SI 制的計算結果;km/h 則是為了方便直覺比較而附上(將 m/s 乘以 3.6 即可換算)。