質問: 空気抵抗の式はなぜf=kv2と出来たのでしょうか? また、f=kv2 からfを求めてからkを求めて、 空気抵抗の式はなぜf=kv2と出来たのでしょうか? また、f=kv2 からfを求めてからkを求めて、その後でf1= mg-kv2を求める事で空気抵抗を考慮した下向きの力を求めるのでしょうか? ちなみに、f=mgは空気抵抗を考慮しないで下向きに働く力を求める式ですが、ほぼ真空の空間でf=mgが正しい事を証明したのでしょうか? また、空気抵抗がかかる場合とかからない場合では重力加速度gは違うのでしょうか? それとも空気抵抗がかかる場合もかからない場合もgはほぼ同じで、下向きにかかる力だけが異なるのでしょうか?
回答: 実際に実験してみると、誤差が結構ありますが 高校レベルの物理では「流体の慣性抵抗を考慮した場合の自然落下」がよくテキストに出てきますね。 この事象はv^2 に(だいたい)比例することが経験則から分かっており、公式が定義されています。 層流を形成するような速度が遅い場合、流体の粘性抵抗を考慮しなければならない時は抵抗がもっと小さくなります。 イメージしにくいかもしれないですが、例えば車のカタログにある空気抵抗を示すcd値は規定の速度で算出するように決められています。なぜなら、低速時は抵抗がすごく小さくて、高速道路で走る時の抵抗はもっと大きくなります。 実世界は温度、渦、色んなものが影響するのでその式の通りとはなりませんが、力の釣り合いを考えさせたりする都合上、式の定義が与えられてるんでしょうね。(なので、私は日本の物理って微分積分の練習みたいだなって感じてます)