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🪂 含空氣阻力自由落體時間速度計算機

專業免費的 含空氣阻力自由落體時間速度計算機。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)
1,961.66 公尺(m)
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...

這個計算器的用途

本工具模擬一個物體從靜止開始、在重力作用下下落,同時承受二次方(與速度平方成正比)空氣阻力的運動過程。只要輸入經過的下落時間,計算器就會算出物體已下落的距離,以及它當下的速度(同時提供 m/s 與 km/h 兩種單位)。這套模型屬於普遍適用的物理原理,在任何地方都成立。

使用方法

請依序輸入物體的質量(公斤或公克)、下落時間(秒)、整合後的空氣阻力係數 k(單位為 kg/m),以及重力加速度 g(預設為標準重力 9.80665 m/s²)。按下計算後,即可得到下落距離與速度。

公式說明

運動方程式為 m·dv/dt = m·g − k·v²。由靜止狀態出發,可得到以下封閉解:

v(t) = sqrt(m·g/k) · tanh(sqrt(g·k/m)·t),而 h(t) = (m/k) · ln(cosh(sqrt(g·k/m)·t))。

其中終端速度為 v_terminal = sqrt(m·g/k),也就是物體所能逼近的最大速度;特徵速率為 a = sqrt(g·k/m)。當 a·t 較大時,速度便會趨於飽和並逼近終端速度。若 k = 0,模型則退化為無阻力的自由落體:v = g·t、h = 0.5·g·t²。

實例演算

以 m = 72 kg、t = 40 s、k = 0.24 kg/m、g = 9.80665 m/s² 為例:終端速度 v_terminal = sqrt(72·9.80665/0.24) = 54.23 m/s,a = sqrt(9.80665·0.24/72) = 0.1808/s,a·t = 7.232。於是 v = 54.23·tanh(7.232) = 54.24 m/s = 195.26 km/h,而 h = (72/0.24)·ln(cosh(7.232)) = 300·6.539 = 1961.7 m。此時物體已幾乎達到終端速度。

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)

係數 k 是什麼?
它是一個整合後的阻力係數,單位為 kg/m,因此 k·v² 算出來剛好是以牛頓為單位的力。這個係數把空氣密度、阻力係數與物體的截面積一併打包在內。
為什麼速度不再增加?
因為阻力隨 v² 增長;一旦阻力與重量相互抵銷,淨力便為零,物體就會以固定的終端速度持續下落。
可以把 k 設為零嗎?
可以。此時計算器會回到經典的無阻力公式 v = g·t 與 h = 0.5·g·t²。