Atunci când parașutișii se aruncă de la înălțimi de kilometri, de ce nu mor la contactul cu pământul? În ce mod ajută parașutele și care este principiul lor de funcționare? De ce fenomen fizic depind parașutele pentru a funcționa și pentru a salva viața oamenilor?
Despre modul în care parașutiștii pot supraviețui căderii libere și despre viteza limită ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brașov, Laboratorul de Fizică Aplicată și Computațională.
Pentru a explica modul în care parașutiștii supraviețuiesc se folosește exemplul unei bile lăsată să cadă liber de o o înălțime H. În cădere forțele care actionează asupra acesteia sunt forța de gravitație G, orientată în jos, și forța de rezitentă la înaintare, adică o forță de frecare cu aerul, numită Fr.
La un moment dat cele două forțe devin egale în modul și astfel se anulează. Bila va avea în acel moment o viteză constantă, nu accelerată, ca până în acel punct. Acea viteză se numește viteză limită, vl.
Astfel, asupra corpului acționează :
G = mg, gravitatie
și
Fr = kv, forța de rezitență la înaintate
k – coeficient crae depinde de forma obiectului și de tipul de fluid și
v – viteza de cădere.
Atunci când cele două forțe se anulează, viteza devine constantă.
G = Fr
mg = kv
adica v = mg/k
Astfel se poate afla viteza limită pentru un obiect cu coeficientul de formă k.
Pentru parașute forța de rezistență la înaintare are formula Fr = k’ * v^2.
Datorită forței de rezistență la înaintare, lucru ce determină apariția vitezei limită la un moment dat în căderea obiectului, putem fi fericiți că stropii de apă nu se sparg capul. Stropii de apă ajung la o viteză limită și cu acea viteză continuă către suprafața Terrei.
Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.com
Filmat la Universitatea „Transilvania” Brașov, Colina Universității.
Audio podcast: https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2
––
Referințe:
– stropi de apa: https://en.wikipedia.org/wiki/Drop_(liquid)
– cădere liberă: https://en.wikipedia.org/wiki/Free_fall
– viteză limită: https://en.wikipedia.org/wiki/Terminal_velocity