Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Leg uit waarom parachutisten en sneeuwvlokken niet met een voortdurend versnellende beweging vallen?

Parachutisten en sneeuwvlokken vallen niet met een voortdurend versnellende beweging vanwege de effecten van luchtweerstand. Terwijl ze door de lucht vallen, ondervinden ze weerstand van de luchtmoleculen, waardoor een sleepkracht ontstaat die hun beweging tegenwerkt. Deze sleepkracht neemt toe met de snelheid, dus naarmate ze accelereren, neemt de sleepkracht ook toe, en bereikt uiteindelijk een punt waarop deze de zwaartekracht in evenwicht brengt, waardoor ze een eindsnelheid bereiken.

In het geval van een parachutist is de sleepkracht voornamelijk te wijten aan het grote oppervlak van de parachute, waardoor de hoeveelheid luchtweerstand die hij ervaart toeneemt. Terwijl ze vallen, gaat de parachute open en ontstaat er een groot, golvend bladerdak dat de lucht opvangt en hun afdaling vertraagt. De vorm en het ontwerp van de parachute zijn speciaal ontworpen om de weerstand te maximaliseren en een gecontroleerde afdaling te bereiken.

Voor sneeuwvlokken wordt de sleepkracht bepaald door hun grootte, vorm en dichtheid. Grotere sneeuwvlokken hebben een groter oppervlak en ervaren meer luchtweerstand, terwijl kleinere sneeuwvlokken minder oppervlak hebben en minder weerstand ondervinden. Bovendien creëert de ingewikkelde dendritische structuur van sneeuwvlokken extra luchtzakken die de weerstand verder vergroten. Terwijl ze vallen, bereiken sneeuwvlokken een eindsnelheid die afhangt van hun individuele eigenschappen en de luchtomstandigheden.

In beide gevallen resulteert de combinatie van de zwaartekracht die de parachutist of de sneeuwvlok naar beneden trekt en de sleepkracht die hun beweging tegenwerkt, in een constante snelheid, in plaats van een continu versnellende beweging. Door deze gestage afdaling kunnen parachutisten veilig naar de grond afdalen en kunnen sneeuwvlokken zachtjes naar het aardoppervlak drijven.