Co je koncová rychlost?
Motor letadla hlasitě hučí, ale zdá se, že ho spíš cítíte, než slyšíte. Vítr prohánějící se otevřeným prostorem přehlušuje všechny ostatní zvuky. Přesto se zdá, že jeden zvuk slyšíš nad všechny ostatní: bušení svého rozbušeného srdce.
Padák na zádech ti těžce doléhá na ramena. Právě teď, před seskokem, ti připadá spíš jako mlýnský kámen než jako nejlepší přítel. Až však skočíš do velkého neznáma, víš, že budeš rád, že ho máš připnutý na zádech a připravený tě bezpečně snést zpátky na zem.
Nadešel čas. Cítíš na noze poklepání, které ti říká, že je čas skočit. Uděláš pár kroků k otevřenému hangáru. Při pohledu dolů ti srdce vyskočí až do krku. Zavřeš oči a skočíš!“
Cítíš, jak padáš volným pádem a řítíš se k Zemi. Otevřeš oči a vidíš, jak se země pomalu přibližuje. Zdá se, že při pádu nabíráš rychlost. Brzy však víš, že dosáhneš konečné rychlosti.
Co je to? Je to okamžik, kdy musíš otevřít padák, jinak tě čeká jistá smrt při dopadu na Zemi? Může to být rychlost, při které projdeš portálem do jiného světa? Ne! Je to jen rychlost, při které už nebudete zrychlovat.
Při tak chladném názvu, jako je „konečná rychlost“, se mnoho lidí domnívá, že to znamená něco zlověstného nebo mimořádného. Ve skutečnosti však jednoduše popisuje fyzikální skutečnost založenou na prvním Newtonově pohybovém zákonu.
Když nějaký objekt (například parašutista!) volně padá prostředím, jako je voda nebo vzduch, gravitační síla ho přitahuje k Zemi. Jak objekt padá, jeho rychlost se zvyšuje, protože se zrychluje směrem k Zemi. Jinými slovy, díky gravitaci začne padat stále rychleji směrem k Zemi.
Gravitace však není jedinou silou, která na objekt působí. Molekuly vzduchu se srážejí s padajícím objektem a tlačí ho vzhůru proti gravitaci. Vědci tuto sílu nazývají odpor vzduchu. S rostoucí rychlostí padajícího předmětu roste i odpor vzduchu.
V konečném důsledku se odpor vzduchu vyrovná hmotnosti předmětu při volném pádu. Když k tomu dojde, objekt dosáhne konečné rychlosti. To znamená, že padající předmět dosáhl své maximální rychlosti a zrychlení je nyní nulové. Objekt bude padat stejnou rychlostí (konečnou rychlostí) po zbytek svého volného pádu… dokud nedopadne na Zemi nebo dokud nezatáhne za šňůru na padáku v případě parašutisty!
Konečnou rychlost může ovlivnit několik různých faktorů. Například těžší objekt má obecně vyšší konečnou rychlost. V případě parašutistů může terminální rychlost záviset také na orientaci tělesa během volného pádu. Menší plocha (tělo schované do klubíčka) bude mít vyšší konečnou rychlost než větší plocha (natažené ruce a nohy).
Jakých rychlostí tedy parašutisté během volného pádu dosahují? Ačkoli se to u jednotlivých osob liší, většina parašutistů dosahuje konečné rychlosti kolem 125 mil za hodinu. Zkušení parašutisté, kteří během volného pádu zefektivňují své tělo, dosáhli rychlosti přes 200 mil za hodinu!
Podivuhodné však je, že 200 mil za hodinu není ani zdaleka nejvyšší rychlost, jaké kdy bylo při seskoku padákem dosaženo. V říjnu 2012 vyskočil rakouský parašutista Felix Baumgartner z héliového balonu ve stratosféře ve výšce více než 24 mil nad Zemí.
Protože je atmosféra v této výšce tak řídká, na začátku volného pádu téměř neexistuje odpor vzduchu. To parašutistovi umožňuje dosáhnout mnohem vyšší koncové rychlosti předtím, než se daleko dole setká s normální zemskou atmosférou.
Při Baumgartnerově seskoku dosáhl odhadované maximální rychlosti přibližně 843,6 mil za hodinu. Protože je to více než rychlost zvuku, vytvořil Baumgartner při seskoku padákem vlastní sonický třesk!