De fysiska faktorerna som påverkar fallskärmar

En fallskärm är ett av de mest visuella sätten att förstå kraften i tyngdkraften och luften och hur de kan arbeta mot varandra. En fallskärm gör det till synes omöjliga, som att hoppa säkert från ett flygplan, möjligt. Det gör att användaren kan utnyttja luften för att kontrollera och sakta ner.

En fallskärm är en längd av lätt tyg fäst vid ett tyngre föremål, såsom en människokropp. När tyngdkraften arbetar för att dra objektet mot jorden öppnas fallskärmen och släpper tyget som arbetar mot tyngdkraften och saktar ner det. Fallskärmen stoppar naturligtvis inte allvaret. Objektet når så småningom marken. Fallskärmen saktar ner det tillräckligt för att objektet landar mycket mjukare än det skulle göra utan en. Fallskärmar minskar gravitationen till den punkt att en människokropp säkert kan falla från ett flygplan medan den används.

När en fallskärm öppnas är det en andra kraft som arbetar mot gravitationen. Detta är luftmotstånd. Luft samlas under tygfallskärmen och skjuter upp den när tyngdkraften drar ner det tunga föremålet. Detta tryck saktar ned objektets fall genom att motstå luften under fallskärmen. Luftmotstånd är en icke-konservativ kraft, eftersom det arbete som den utför beror på den tunga föremålets nedåtgående rörelse som dras av gravitationen mot jorden.

När ett tungt föremål faller når det en hastighet som kallas terminalhastighet. Det här är den hastighet objektet fortsätter att falla om inte något stoppar det. Till exempel slutar landning på marken terminalhastigheten. Öppning av en fallskärm ändrar ändhastigheten, vilket gör den mycket långsammare än ändhastigheten för ett objekt i fritt fall. Den öppna fallskärmen resulterar i luftmotstånd som är större än tyngdkraften. Terminalhastigheten minskar tills det finns en balans igen, vilket sker i en hastighet som är tillräckligt långsam för att det fallande föremålet ska kunna göra en säker landning.

Experimentera med gravitation, luftmotstånd och terminalhastighet genom att skapa din egen miniatyrfallskärm. Slå fyra lika långa hål runt kanten på en papperskopp. Knyt en längd på vart och ett av hålen och fäst de andra ändarna i hörnen på en fallskärm som skärs ur en plastpåse. Stå på en stege och släpp koppen. Du kan behöva experimentera med fallskärmens storlek och form och strängarnas längder innan du kan skicka ner koppen på ett tillförlitligt sätt utan att spilla ut pennorna.