| kapcsolat |

Az ejtoernyos ugrás fizikája

Az ejtőernyős ugrás elméleti alapjai

Minden mozgó testre, így az ejtőernyősre is, erők hatnak. A széleskörű elméleti ejtőernyős ismeretek megszerzéséhez, vizsgáljuk meg közelebbről ezeket az erőket.

Newton II (dinamika alaptörvénye) axiómája szerint a testre ható erő, egyenlő a test tömegének, valamint a test gyorsulásának szorzatával

 

1.
[N]

A képletben:

A testek, a tömegvonzás értelmében, vonzzák egymást. Ennek megfelelően, a föld légkörében lévő testre a föld tömegvonzása hat. Amennyiben, a légkörben lévő testre, amelyre a föld tömegvonzása hat, nem hat más erő, amely kompenzálná a föld tömegvonzását, zuhanni kezd a föld felé, egyenletesen gyorsuló sebességgel. Ez a gyorsulás a nehézségi gyorsulás, amelynek értéke, g=9, 81 m/s2

2.
[N]

A képletben:

Ez azonban, csak a pontszerű testekre vonatkozik. A gyorsulás értéke a gyakorlatban azonban, nem éri el a 9, 81 m/s2 értéket. Ennek oka, hogy a sebesség növekedésével egyazon pillanatban megjelenik a levegő ellenállása, ami igyekszik ellensúlyozni a növekvő sebességet. A levegő ellenállásának ereje négy tényező függvénye. Ezek a:

 

3.
[N]

A képletben:

A befolyásoló tényezők közül először vizsgáljuk meg közelebbről a légellenállási tényezőt. Másképpen a test alakjától függő együttható, alaktényező . Az együttható értékét szélcsatornában végzett kísérletekkel határozták meg. Alsó értéke 0, 05, amely a cseppalak értéke, felső értéke, pedig 1, 42 a félgömb alakú testé. Itt mindjárt felvetődik, hogy mennyi a zuhanó ejtőernyős légellenállási értéke. A stabilan arccal a föld felé zuhanó ejtőernyős 0, 5-0, 6 értéket vehet fel. Azonban, ha a test valamilyen mértékű csúszásban van, azaz a föld vízszintes síkjával valamilyen szöget zár be, úgy az együttható értéke is változik. Például a 45 fokos csúszásban az érték 0, 2-0, 4 értékig is lemehet, amely a sebesség fokozódását fogja eredményezni, lévén, hogy a légellenállási erő csökken.

A befolyásoló tényezők között a következzen a levegő sűrűsége. A levegő sűrűsége a hőmérséklet és a nyomás függvénye. Bármelyik paraméter változik, változik a sűrűség is. Ebből egyenesen következik, hogy a magasság növekedésével, ahogyan csökken a légnyomás, úgy csökken a sűrűség is. Természetesen a hőmérséklet változása is módosítja a sűrűséget. Így a hőmérséklet emelkedése a sűrűség csökkenését eredményezi, a csökkenés, pedig pontosan fordítva hat. Az ejtőernyős ugrás során közvetlenül tapasztalhatjuk, hogy a meleg levegő „híg” nem tart olyan jól mint a hűvös, hideg idő levegője. Természetesen a levegő sűrűsége pontosan meghatározható. A gyakorlati életben táblázatok használatosak a sűrűség meghatározásához, továbbá gyakorlatias közelítő képletek is alkalmasak, használhatóak az ejtőernyőzés során. Ilyen képlet:

4.

A képletben:

Ha az előző képletbe behelyettesítjük a megfelelő értékeket és a „g” nehézségi gyorsulás értékével megszorozzuk azt, megkapjuk a levegő köbméterenkénti súlyát, amely normál esetet figyelembe véve 1, 2 kg körüli érték köbméterenként.

Vannak olyan esetek, amikor szükségünk van egy bizonyos magasságon a konkrét körülmények melletti légsűrűségre. Ennek meghatározására használatos az alábbi képlet:

5.
[kg/m3]

A képletben: