Ihminen vapaassa pudotuksessa

Huippunopeus laskuvarjohypyssä

Muoto ja pintamateriaali ratkaisevat, miten nopeasti kappale putoaa kohti Maata. Uhkarohkeimmat hyppääjät hyödyntävät fysiikkaa saavuttaakseen vapaassa putoamisessa huimat 500 kilometrin tuntinopeudet.

Muoto ja pintamateriaali ratkaisevat, miten nopeasti kappale putoaa kohti Maata. Uhkarohkeimmat hyppääjät hyödyntävät fysiikkaa saavuttaakseen vapaassa putoamisessa huimat 500 kilometrin tuntinopeudet.

Shutterstock

Vapaan putoamisen ero ilmanvastuksella ja ilman ilmanvastusta

Jos kivi tipautetaan korkeuksista, sen kiihtyvyys pudotuksen ensimmäisten sekuntien aikana vastaa lähes painovoiman aiheuttamaa putoamiskiihtyvyyttä. Maan pinnalla painovoimakiihtyvyys on 9,81 m/s2.

Toisin sanoen kivi saavuttaa yhden sekunnin vapaan pudotuksen jälkeen nopeuden, joka on noin 9,8 m/s (noin 35 km/h). Kahden sekunnin pudotuksen jälkeen sen nopeus on 19,6 m/s (noin 70 km/h).

Kun nopeus kasvaa, ilmanvastus lisääntyy. Aina, kun nopeus kaksinkertaistuu, ilmanvastus nelinkertaistuu, joten sillä on suuri merkitys putoavan kappaleen nopeuteen.

Jossain vaiheessa ilmanvastus on niin suuri, että se kumoaa putoamiskiihtyvyyden, ja putoava kappale on saavuttanut loppunopeutensa.

Kappaleen loppunopeuteen vaikuttavat monet tekijät, mm. korkeus Maan pinnasta, kappaleen muoto ja materiaali.

Laskuvarjohyppääjä vapaassa pudotuksessa

Laskuvarjohyppääjä ilmassa

Ilmanvastus vaikuttaa vapaaseen pudotukseen

Korkealla ilma on ohutta ja ilmanvastus pieni.

Ilmanvastus on suhteessa kappaleen kokoon. Siksi höyhen putoaa hitaasti, ja kivi voi saavuttaa suuren loppunopeuden.

Laskuvarjohyppääjät voivat käyttää tätä hyväkseen niin, että jos sisu riittää, lentokoneesta kannattaa hypätä pää edellä vartalo ojennettuna. Silloin loppunopeudeksi voidaan saada yli 500 km/h.

Felix Baumgartner teki vapaan putoamisen ennätyksen

Laskuvarjohyppääjä Felix Baumgartner.

©

Laskuvarjohyppäämisen maailmanennätys

Vuonna 2012 itävaltalainen laskuvarjohyppääjä Felix Baumgartner teki maailmanennätyksen, kun hän hyppäsi 27 833 metrin korkeudesta ja hänen nopeutensa oli 1 357,64 km/h.

Tavallisesti laskuvarjohyppääjän nopeus on 216 km/h

Tavallisessa laskuvarjohypyssä 10 sekunnin vapaan putoamisen jälkeen nopeus on 60 m/s (216 km/h).

Jos laskuvarjohypyt olisivat mahdollisia toisilla planeetoilla, ne sujuisivat eri tavalla kuin Maassa. Kääpiöplaneetta Plutolla huippunopeus olisi 0,66 m/s, kun taas kaasuplaneetta Jupiterilla hyppääjä putoaisi 24,7 m/s. Se olisi ennätysnopeus koko Aurinkokunnassa. Pluton ja Jupiterin välinen suuri ero johtuu siitä, että Jupiter on paljon Plutoa suurempi, joten siellä painovoiman vaikutus on suurempi.