Završna brzina je izraz za brzinu koju objekt doseže kada je sila otpora ili otpora zraka, koji gura prema njemu, jednaka sili gravitacije koja ga vuče prema dolje. Predmet ispušten s visine u početku će ubrzati zbog gravitacije. Atmosfera, međutim, ispoljava suprotnu silu, ili otpor, koji se povećava kako se objekt brže kreće. Nakon nekog vremena dolazi se do točke u kojoj su dvije suprotstavljene sile jednake, a nakon toga brzina objekta ostaje konstantna osim ako na njega ne djeluje druga sila: ta je brzina poznata kao njegova krajnja brzina. Konačna brzina ovisi o težini objekta, njegovom obliku i gustoći atmosfere.
Težina i gustoća atmosfere mogu varirati od mjesta do mjesta. Dok je masa objekta, koja se može definirati kao količina materije koju sadrži, ista gdje god se nalazi, njegova težina ovisi o jačini lokalnog gravitacijskog polja. To se na Zemlji ne razlikuje u mjerilima koja su izravno vidljiva ljudima, ali na drugim mjestima kao što su Mjesec ili Mars bit će vrlo različita. Gustoća atmosfere opada s visinom, pa je otpor zraka veći u blizini tla nego na velikim visinama.
Težina i otpor
Količina otpora koja djeluje na predmet koji pada ovisi o gustoći atmosfere i obliku objekta. Što je veća gustoća atmosfere, to je veći otpor kretanju. Na kratkim vertikalnim udaljenostima razlika u gustoći bit će mala i neznatna za većinu namjena, ali za nešto što pada iz gornje atmosfere postoji velika razlika, što komplicira izračune terminalne brzine.
Otpor također jako ovisi o obliku tijela koje pada. Ako se komad teškog materijala, kao što je olovo, napravi u obliku metka i ispusti, usmjeren prema dolje, s velike visine, doživjet će relativno malo otpora i dostići će veliku terminalnu brzinu. Ako se od istog komada olova napravi tanak disk i ispusti tako da bude ravan u odnosu na Zemljinu površinu, doživjet će mnogo veći otpor zraka i dostići će mnogo manju terminalnu brzinu za kraće vrijeme.
Količina sile prema dolje na padajućem objektu ovisi o njegovoj težini, što je interakcija mase tijela sa silom gravitacije. Što je veća masa, to će biti veća sila, a time i krajnja brzina. Ako se gornji eksperiment provodi pomoću laganog materijala, kao što je aluminij, konačne brzine za oba oblika bile bi manje nego za olovne oblike. Međutim, važno je razumjeti da je ubrzanje zbog gravitacije isto za sve objekte; to je faktor otpora koji uzrokuje varijacije s težinom i oblikom. Ako se pokus s različitim oblicima olova i aluminija provodi u vakuumu, svi će se objekti ubrzati istom brzinom, bez obzira na težinu ili oblik, jer je eliminiran faktor otpora zbog zraka.
Računica
Određivanje krajnje brzine za objekt pao s određene visine može biti komplicirano. Neki od čimbenika, kao što su masa i ubrzanje zbog gravitacije, su jednostavni, ali je također potrebno znati koeficijent otpora, vrijednost koja bitno ovisi o obliku objekta. Za mnoge objekte koeficijent otpora se određuje eksperimentalno, jer bi proračuni bili vrlo teški za složene oblike. Budući da gustoća atmosfere varira s visinom, ovu varijaciju također treba uzeti u obzir, osim ako je udaljenost do pada prilično kratka.
Primjeri
Kap kiše ima krajnju brzinu od oko 17 km/h. Nasuprot tome, velika tuča mogla bi postići brzinu od 27 mph (42 km/h), što je dovoljno da izazove ozljede. Olovni metak ispaljen ravno u zrak mogao bi, nakon pada prema tlu, dostići brzinu od oko 68 km/h.
Padobranac, okrenut prema tlu s raširenim udovima kako bi se povećao otpor zraka, obično će imati krajnju brzinu od oko 124 km/h. Roneći glavom naprijed, sa uvučenim rukama i nogama, isti padobranac mogao bi doseći oko 200 mph (200 km/h) ili više. Precizne brzine ovise o početnoj nadmorskoj visini, a mnogo veće brzine se mogu postići ronjenjem s ekstremnih visina, gdje je atmosfera znatno tanja. Za objekte koji padaju prema Zemlji izvan atmosfere, na primjer meteorite, krajnja brzina može biti manja od početne brzine u odnosu na Zemlju. U tim slučajevima objekt usporava prema konačnoj brzini.