Enkaz üzerine etki eden üç kuvvet vardır. Birincisi, aşağı doğru çeken yerçekimi kuvveti (FG) Dünya ile etkileşim nedeniyle. Bu kuvvet hem nesnenin kütlesine (m) hem de yerçekimi alanına bağlıdır (g = Dünya’da kilogram başına 9,8 newton).
Sonra, kaldırma kuvvetimiz var (FB). Bir nesne suya (veya herhangi bir sıvıya) daldırıldığında, çevredeki sudan yukarı doğru iten bir kuvvet oluşur. Bu kuvvetin büyüklüğü, yer değiştiren suyun ağırlığına eşittir, öyle ki cismin hacmi ile orantılıdır. Hem yerçekimi kuvvetinin hem de kaldırma kuvvetinin nesnenin boyutuna bağlı olduğuna dikkat edin.
Son olarak, bir sürükleme kuvvetimiz var (FD) hareket eden su ile nesne arasındaki etkileşim nedeniyle. Bu kuvvet, hem nesnenin boyutuna hem de suya göre bağıl hızına bağlıdır. Sürükleme kuvvetinin büyüklüğünü (suda, hava sürtünmesiyle karıştırılmamalıdır) kullanarak modelleyebiliriz. Stoke yasasıaşağıdaki denkleme göre:
İllüstrasyon: Rhett Allain
Bu ifadede R, küresel nesnenin yarıçapı, μ dinamik viskozite ve v sıvının nesneye göre hızıdır. Suda dinamik viskozite yaklaşık 0,89 x 10-3 saniyede metre başına kilogram.
Artık bir kayanın hareketini, bir parça altının hareketli sudaki hareketine karşı modelleyebiliriz. Yine de küçük bir sorun var. Newton’un ikinci yasasına göre, bir nesneye etkiyen net kuvvet, nesnenin hızını değiştirir ama hız değiştikçe kuvvet de değişir.
Bu sorunla başa çıkmanın bir yolu, her nesnenin hareketini küçük zaman aralıklarına ayırmaktır. Her aralıkta, net kuvvetin sabit olduğunu varsayabilirim (ki bu yaklaşık olarak doğrudur). Sabit bir kuvvetle, aralığın sonunda nesnenin hızını ve konumunu bulabilirim. O zaman aynı işlemi bir sonraki aralık için tekrarlamam gerekiyor.
Kaynak : https://www.wired.com/story/the-physics-of-sniping-for-gold/