Vad är terminalhastighet?
Flygmotorn mullrar högt, men du verkar känna det mer än höra det. Vinden som rusar förbi den öppna bukten dränker alla andra ljud. Ändå finns det ett ljud som du tycks höra framför alla andra: bultandet från ditt rusande hjärta.
Fallskärmen på din rygg väger tungt på dina axlar. Just nu, före hoppet, känns den mer som en kvarnsten än som en bästa vän. Men när du gör språnget ut i det stora okända vet du att du kommer att vara glad att den sitter fastspänd på din rygg, redo att flyta dig säkert tillbaka till jorden.
Tiden har kommit. Du känner knackningen på ditt ben som talar om för dig att det är dags att hoppa. Du tar de få stegen till den öppna bukten. När du tittar nedåt hoppar ditt hjärta upp i halsen på dig. Du blundar och hoppar!
Du känner dig själv i fritt fall och rusar mot jorden. Du öppnar ögonen och ser hur marken sakta kommer närmare. Det verkar som om du ökar din hastighet medan du faller. Snart vet du dock att du kommer att nå sluthastighet.
Vad är det där? Är det den punkt då du måste öppna din fallskärm eller möta en säker död vid kollisionen med jorden? Kan det vara den hastighet med vilken du passerar genom en portal till en annan värld? Nej! Det är bara den hastighet vid vilken du inte längre accelererar.
Med ett coolt namn som ”terminalhastighet” antar många människor att det betyder något skumt eller extraordinärt. I verkligheten beskriver det dock helt enkelt en fysisk verklighet som bygger på Newtons första rörelselag.
När ett föremål (t.ex. en fallskärmshoppare!) faller fritt genom ett medium, t.ex. vatten eller luft, drar gravitationskraften det mot jorden. När föremålet faller ökar dess hastighet när det accelererar mot jorden. Med andra ord börjar det falla snabbare och snabbare mot jorden tack vare gravitationen.
Gravitationen är dock inte den enda kraft som verkar på föremålet. Luftmolekyler kolliderar med det fallande objektet och trycker det uppåt mot gravitationen. Forskarna kallar denna kraft för luftmotstånd. När det fallande föremålets hastighet ökar, ökar också luftmotståndet.
Till slut kommer luftmotståndet att motsvara föremålets vikt i fritt fall. När detta inträffar når föremålet sluthastighet. Detta innebär att det fallande föremålet har nått sin maximala hastighet och att accelerationen nu är noll. Föremålet kommer att fortsätta att falla med samma hastighet (sluthastighet) under resten av sitt fria fall … tills det träffar jorden eller drar i repsnöret på fallskärmen i fallet med en fallskärmshoppare!
Den slutliga hastigheten kan påverkas av några olika faktorer. Till exempel har ett tyngre föremål i allmänhet en högre sluthastighet. När det gäller fallskärmshoppare kan sluthastigheten också bero på kroppens orientering under det fria fallet. En mindre yta (kroppen är instoppad i en boll) kommer att ha en högre sluthastighet än en större yta (armar och ben utsträckta).
Så vilka hastigheter når fallskärmshoppare under fritt fall? Även om det varierar från person till person når de flesta fallskärmshoppare en sluthastighet på cirka 125 miles per timme. Erfarna fallskärmshoppare som strömlinjeformar sina kroppar under det fria fallet har nått hastigheter på över 200 miles per timme!
Otroligt nog är 200 miles per timme inte ens i närheten av den snabbaste hastighet som någonsin har uppnåtts under ett fallskärmshopp. I oktober 2012 hoppade den österrikiske fallskärmshopparen Felix Baumgartner från en heliumballong i stratosfären över 24 mil över jorden.
Då atmosfären på den höjden är så tunn att det nästan inte finns något luftmotstånd i början av det fria fallet. Detta gör att fallskärmshopparen kan nå en mycket högre sluthastighet innan han möter jordens normala atmosfär långt nedanför.
Under Baumgartners fallskärmshopp nådde han en beräknad topphastighet på cirka 843,6 kilometer i timmen. Eftersom det är snabbare än ljudets hastighet skapade Baumgartner sin egen ljudbang under sitt fallskärmshopp!