Fyzikální faktory ovlivňující padáky

Padák je jedním z nejviditelnějších způsobů, jak porozumět síle gravitace a vzduchu a jak mohou proti sobě pracovat. Padák umožňuje zdánlivě nemožné, jako je bezpečný skok z letadla. Umožňuje uživateli ovládat vzduch a zpomalit jeho sestup.

Padák je délka lehké tkaniny připevněné k těžšímu předmětu, jako je lidské tělo. Jak gravitace pracuje na tažení objektu směrem k Zemi, padák se otevře, uvolní látku působící proti gravitaci a zpomalí ji. Padák samozřejmě nezastaví gravitaci. Objekt nakonec dosáhne země. Padák to dostatečně zpomalí, takže předmět dopadne mnohem měkčeji, než by bez něj dopadl. Padáky snižují gravitaci do té míry, že lidské tělo může bezpečně spadnout z letadla, když je používá.

Když se padák otevře, jedná se o druhou sílu, která působí proti gravitaci. To je odpor vzduchu. Pod látkovým padákem se shromažďuje vzduch a tlačí ho nahoru, když gravitace táhne těžký předmět, který je k němu připevněn, dolů. Toto tlačení zpomaluje pád předmětu odporem vzduchu pod padákem. Odpor vzduchu je nekonzervativní síla, protože práce, kterou dělá, závisí na pohybu těžkého předmětu směrem dolů k Zemi směrem dolů.

Když těžký předmět spadne, dosáhne rychlosti zvané koncová rychlost. To je rychlost, kterou objekt bude i nadále klesat, pokud jej něco nezastaví. Například přistání na zemi končí koncovou rychlostí. Otevření padáku mění koncovou rychlost, takže je mnohem pomalejší než koncová rychlost objektu při volném pádu. Výsledkem otevřeného padáku je odpor vzduchu, který je větší než gravitační síla. Terminální rychlost se snižuje, dokud nedojde k opětovnému vyvážení, k čemuž dochází při dostatečně nízké rychlosti, aby padající objekt mohl bezpečně přistát.

Experimentujte s gravitací, odporem vzduchu a konečnou rychlostí vytvořením vlastního miniaturního padáku. Do okraje papírového kelímku vyrazte čtyři stejně vzdálené otvory. Ke každému z otvorů připevněte délku a druhé konce připevněte k rohům padáku vyříznutého z plastového sáčku s potravinami. Postavte se na žebřík a položte pohár. Možná budete muset experimentovat s velikostí a tvarem padáku a délkami strun, než budete moci spolehlivě poslat šálek dolů, aniž byste rozlili haléře.