Die physikalischen Faktoren, die Fallschirme beeinflussen

Ein Fallschirm ist eine der visuellsten Möglichkeiten, die Kraft von Schwerkraft und Luft zu verstehen und wie sie gegeneinander wirken können. Ein Fallschirm macht scheinbar Unmögliches möglich, wie zum Beispiel einen sicheren Sprung aus einem Flugzeug. Es ermöglicht dem Benutzer, die Luft zu nutzen, um seinen Abstieg zu kontrollieren und zu verlangsamen.

Ein Fallschirm ist ein Stück leichtes Gewebe, das an einem schwereren Objekt wie einem menschlichen Körper befestigt ist. Während die Schwerkraft arbeitet, um das Objekt in Richtung Erde zu ziehen, wird der Fallschirm geöffnet, wodurch das Gewebe freigesetzt wird, das der Schwerkraft entgegenwirkt und es verlangsamt. Der Fallschirm stoppt natürlich nicht die Schwerkraft. Das Objekt erreicht schließlich den Boden. Der Fallschirm verlangsamt ihn so weit, dass das Objekt viel weicher landet als ohne. Fallschirme reduzieren die Schwerkraft so weit, dass ein menschlicher Körper während der Benutzung sicher aus einem Flugzeug fallen kann.

Wenn sich ein Fallschirm öffnet, wirkt eine zweite Kraft gegen die Schwerkraft. Das ist Luftwiderstand. Luft sammelt sich unter dem Stofffallschirm und drückt ihn nach oben, da die Schwerkraft den daran befestigten schweren Gegenstand nach unten zieht. Dieses Drücken verlangsamt den Fall des Objekts, indem es der Luft unter dem Fallschirm Widerstand leistet. Der Luftwiderstand ist eine nicht konservative Kraft, da seine Arbeit von der Abwärtsbewegung des schweren Objekts abhängt, das von der Schwerkraft zur Erde gezogen wird.

Wenn ein schwerer Gegenstand fällt, erreicht er eine Geschwindigkeit, die als Endgeschwindigkeit bezeichnet wird. Dies ist die Geschwindigkeit, mit der das Objekt weiter fällt, es sei denn, es wird durch etwas gestoppt. Zum Beispiel beendet die Landung auf dem Boden die Endgeschwindigkeit. Das Öffnen eines Fallschirms ändert die Endgeschwindigkeit, wodurch sie viel langsamer wird als die Endgeschwindigkeit eines Objekts im freien Fall. Durch den offenen Fallschirm entsteht ein Luftwiderstand, der größer ist als die Schwerkraft. Die Endgeschwindigkeit verringert sich, bis wieder ein Gleichgewicht besteht, was bei einer Geschwindigkeit geschieht, die langsam genug ist, damit das fallende Objekt eine sichere Landung macht.

Experimentieren Sie mit Schwerkraft, Luftwiderstand und Endgeschwindigkeit, indem Sie Ihren eigenen Miniaturfallschirm herstellen. Stanzen Sie vier äquidistante Löcher um den Rand eines Pappbechers. Binde eine Länge an jedes der Löcher und befestige die anderen Enden an den Ecken eines Fallschirms, der aus einer Plastiktüte geschnitten wurde. Stellen Sie sich auf eine Leiter und lassen Sie die Tasse fallen. Möglicherweise müssen Sie mit der Größe und Form des Fallschirms und den Längen der Saiten experimentieren, bevor Sie den Becher zuverlässig nach unten schicken können, ohne die Pfennige zu verschütten.