Päätteenopeus on termi nopeudesta, jonka kohde saavuttaa, kun sitä vasten työntävä vastavoima tai ilmanvastus on yhtä suuri kuin sen vetävä painovoima. Korkeudelta pudonnut esine kiihdyttää aluksi painovoiman vuoksi. Ilmakehässä on kuitenkin vastakkainen voima tai vastus, joka kasvaa kohteen liikkuessa nopeammin. Jonkin ajan kuluttua saavutetaan piste, jossa kaksi vastakkaista voimaa ovat yhtä suuret, ja tämän jälkeen kohteen nopeus pysyy vakiona, ellei toinen voima vaikuta siihen: tämä nopeus tunnetaan sen lopullisena nopeutena. Lopullinen nopeus riippuu esineen painosta, muodosta ja ilmakehän tiheydestä.
Paino ja ilmakehän tiheys voivat vaihdella paikasta toiseen. Vaikka esineen massa, joka voidaan määritellä sen sisältämän aineen määräksi, on sama missä tahansa, sen paino riippuu paikallisen painovoimakentän voimakkuudesta. Tämä ei vaihtele maapallolla ihmisille suoraan havaittavassa mittakaavassa, mutta muissa paikoissa, kuten Kuussa tai Marsissa, se on hyvin erilaista. Ilmakehän tiheys pienenee korkeuden myötä, joten ilmanvastus on suurempi maan lähellä kuin suurilla korkeuksilla.
Paino ja vedä
Putoavaan esineeseen kohdistuva vastus riippuu ilmakehän tiheydestä ja kohteen muodosta. Mitä suurempi ilmakehän tiheys on, sitä enemmän se vastustaa liikettä. Lyhyillä pystysuorilla etäisyyksillä tiheysero on pieni ja merkityksetön useimmissa tarkoituksissa, mutta ilmakehän yläpuolelta putoavassa asiassa on suuri ero, mikä vaikeuttaa terminaalin nopeuden laskemista.
Vedä on myös hyvin riippuvainen putoavan rungon muodosta. Jos paksu raskas materiaali, kuten lyijy, tehdään luodin kaltaiseksi ja pudotetaan alaspäin, suurelta korkeudelta, se kokee suhteellisen vähän vastusta ja saavuttaa suuren terminaalisen nopeuden. Jos samasta lyijypalasta tehdään ohut levy ja pudotetaan siten, että se on litteä suhteessa maan pintaan, se kokee paljon suuremman ilmanvastuksen ja saavuttaa paljon pienemmän terminaalisen nopeuden lyhyemmässä ajassa.
Kaatuvan esineen alaspäin suuntautuvan voiman määrä riippuu sen painosta, joka on kohteen massan vuorovaikutus painovoiman kanssa. Mitä suurempi massa, sitä suurempi voima tulee olemaan, ja sitä suurempi terminaalinen nopeus. Jos yllä oleva koe suoritetaan käyttämällä kevyttä materiaalia, kuten alumiinia, molempien muotojen lopulliset nopeudet olisivat pienemmät kuin lyijymuodoilla. On kuitenkin tärkeää ymmärtää, että painovoiman aiheuttama kiihtyvyys on sama kaikille kohteille; se on vastustekijä, joka aiheuttaa painon ja muodon vaihteluita. Jos koe eri lyijy- ja alumiinimuotoilla suoritetaan tyhjiössä, kaikki esineet kiihtyvät samalla nopeudella painosta tai muodosta riippumatta, koska ilman aiheuttama vastuskerroin on eliminoitu.
Laskelma
Päätteenopeuden määrittäminen tietystä korkeudesta pudotetulle esineelle voi olla monimutkaista. Jotkut tekijät, kuten massa ja painovoimasta johtuva kiihtyvyys, ovat yksinkertaisia, mutta on myös tiedettävä vastuskerroin, arvo, joka riippuu ratkaisevasti kohteen muodosta. Monien kohteiden vastuskerroin määritetään kokeella, koska laskelmat olisivat erittäin vaikeita monimutkaisille muodoille. Koska ilmakehän tiheys vaihtelee korkeuden mukaan, tämä vaihtelu on myös otettava huomioon, ellei putoamismatka ole varsin lyhyt.
Esimerkit
Sadepisaran terminaalinen nopeus on noin 17 mph (27 km / h). Sitä vastoin suuri raekuiva voisi saavuttaa 42 km/h (68 km/h), mikä riittää aiheuttamaan vammoja. Suoraan ilmaan ammuttu lyijyluoti saavuttaisi maahan pudotessaan noin 152 kilometriä tunnissa.
Laskuvarjohyppääjän, joka on kohti maata ja jonka raajat ovat levinneet maksimoidakseen ilmanvastuksen, terminaalinen nopeus on tyypillisesti noin 124 mph (200 km/h). Sukelluspää ensin, kädet ja jalat painettuna, sama laskuvarjohyppääjä voi saavuttaa noin 200 km/h tai enemmän. Tarkat nopeudet riippuvat alkuperäisestä korkeudesta, ja paljon suurempia nopeuksia voidaan saavuttaa sukeltamalla äärimmäisistä korkeuksista, joissa ilmakehä on paljon ohuempi. Kohteiden, jotka putoavat kohti maapalloa ilmakehän ulkopuolelta, esimerkiksi meteoriitit, päätönopeus voi olla pienempi kuin alunopeus suhteessa maahan. Näissä tapauksissa kohde hidastaa kohti lopullista nopeutta.