Co to jest prędkość końcowa?
Silnik samolotu dudni głośno, ale wydaje się, że bardziej go czujesz niż słyszysz. Wiatr pędzący przez otwartą zatokę zagłusza wszystkie inne dźwięki. Jednak jest jeden dźwięk, który wydajesz się słyszeć ponad wszystkie inne: bicie twojego ścigającego się serca.
Spadochron na twoich plecach ciężko ciąży na twoich ramionach. W tej chwili, przed skokiem, czuje się bardziej jak kamień młyński niż jak najlepszy przyjaciel. Kiedy wykonasz skok w nieznane, wiesz, że będziesz zadowolony, że jest przywiązany do twoich pleców, gotowy do bezpiecznego powrotu na Ziemię.
Nadszedł czas. Czujesz stuknięcie w nogę, które mówi ci, że czas skakać. Robisz kilka kroków do otwartej zatoki. Patrząc w dół, twoje serce skacze ci do gardła. Zamykasz oczy i skaczesz!
Czujesz się w swobodnym spadku, pędząc w kierunku Ziemi. Otwierasz oczy i widzisz, że ziemia powoli się zbliża. Wydajesz się nabierać prędkości podczas spadania. Wkrótce jednak, wiesz, że osiągniesz prędkość końcową.
Co to jest? Czy jest to moment, w którym musisz otworzyć spadochron lub narazić się na pewną śmierć przy zderzeniu z Ziemią? Czy to może być prędkość, z jaką przejdziesz przez portal do innego świata? Nie! To tylko prędkość, przy której nie będziesz już przyspieszał.
Z tak fajną nazwą jak „prędkość końcowa”, wielu ludzi zakłada, że oznacza ona coś złowrogiego lub niezwykłego. W rzeczywistości jednak, opisuje ona po prostu fizyczną rzeczywistość opartą na Pierwszym Prawie Ruchu Newtona.
Gdy obiekt (jak skoczek spadochronowy!) spada swobodnie przez medium, takie jak woda lub powietrze, siła grawitacji ciągnie go w kierunku Ziemi. W miarę jak obiekt spada, jego prędkość wzrasta, ponieważ przyspiesza w kierunku Ziemi. Innymi słowy, zaczyna spadać coraz szybciej w kierunku Ziemi dzięki grawitacji.
Grawitacja nie jest jednak jedyną siłą działającą na obiekt. Cząsteczki powietrza zderzają się ze spadającym obiektem, popychając go w górę wbrew grawitacji. Naukowcy nazywają tę siłę oporem powietrza. Wraz ze wzrostem prędkości spadającego obiektu, rośnie również opór powietrza.
W końcu opór powietrza zrówna się z wagą obiektu w swobodnym spadku. Kiedy to nastąpi, obiekt osiąga prędkość końcową. Oznacza to, że spadający obiekt osiągnął swoją maksymalną prędkość, a przyspieszenie wynosi teraz zero. Obiekt będzie kontynuował spadanie z tą samą prędkością (prędkość końcowa) przez pozostałą część swojego swobodnego spadania… aż uderzy w Ziemię lub pociągnie za linkę spadochronu w przypadku skoczka spadochronowego!
Na prędkość końcową może mieć wpływ kilka różnych czynników. Na przykład, cięższy obiekt będzie miał ogólnie wyższą prędkość końcową. W przypadku skoczków spadochronowych, prędkość końcowa może również zależeć od orientacji ciała podczas swobodnego spadania. Mniejsza powierzchnia (ciało schowane w piłkę) będzie miało wyższą prędkość końcową niż większa powierzchnia (ręce i nogi wyciągnięte).
Więc jakie prędkości osiągają skoczkowie spadochronowi podczas swobodnego spadania? Chociaż to się różni w zależności od osoby, większość skoczków spadochronowych osiąga prędkość końcową około 125 mil na godzinę. Doświadczeni spadochroniarze, którzy opływali swoje ciała podczas swobodnego spadania, osiągali prędkości ponad 200 mil na godzinę!
Niesamowite, 200 mil na godzinę nie jest nawet bliskie najszybszej prędkości, jaką kiedykolwiek osiągnięto podczas skoku spadochronowego. W październiku 2012 roku austriacki skoczek spadochronowy Felix Baumgartner skoczył z balonu helowego w stratosferze ponad 24 mile nad Ziemią.
Ponieważ atmosfera na tej wysokości jest tak cienka, nie ma prawie żadnego oporu powietrza na początku swobodnego spadania. To pozwala skoczkowi osiągnąć znacznie większą prędkość końcową przed zetknięciem się z normalną atmosferą Ziemi daleko poniżej.
Podczas skoku Baumgartnera, osiągnął on szacunkową prędkość maksymalną około 843,6 mil na godzinę. Ponieważ jest to prędkość większa niż prędkość dźwięku, Baumgartner stworzył swoje własne soniczne boom podczas skoku!
.