Nettokracht bij parachutespringen

Jelena stelde deze vraag op 10 oktober 2015 om 00:23.

Hallo! Mijn eerste vraag hier.
In mijn boek staat de volgende vraag:

Op een parachutespringer werken zwaartekracht en luchtweerstand.
Deze krachten werken elkaar tegen. Leg uit of de nettokracht Fnetto gelijk is aan 0 N als:

a) de parachute nog niet open is.
b) de parachute net open is.

In de uitwerking staat:
a) als de parachutist genoeg snelheid heeft, is de luchtweerstand even groot als de zwaartekracht
b) Als de parachute net open is, neemt de luchtweerstand sterk toe en wordt de parachutist afgeremd. Er is een netto kracht omhoog.

Wat bedoelen ze nou eigenlijk met deze vraag? Kan iemand mij dat verduidelijken?
Ik snap namelijk niet exact wát ze vragen, en wat volgens de uitwerking het juiste antwoord is.

Alvast heel erg bedankt! :)

Reacties

Theo de Klerk op 10 oktober 2015 om 10:09
Tijdens de hele sprong ondervindt de parachutist de zwaartekracht. Die trekt de   parachutist naar de aarde.
Zonder luchtweerstand zou hij sneller en sneller naar beneden vallen. Immers: een kracht geeft een versnelling (= snelheid neemt toe als kracht in dezelfde richting wijst als de bewegingsrichting; snelheid neemt af (remt) als de kracht tegengesteld is aan de bewegingsrichting).

Er is echter wel luchtweerstand, en de grootte hangt af van de snelheid waarmee je door de lucht valt en de luchtdeeltjes daarbij opzij duwt.
Hoe sneller je valt, hoe groter de luchtweerstandkracht.
Er zijn bij het vallen dus 2 krachten: een vaste kracht door zwaartekracht die naar beneden trekt en een luchtweerstand die toeneemt en naar boven wijst.
Het resultaat is een netto kracht Fz - Fw die naar beneden wijst maar steeds kleiner wordt (de valsnelheid neemt toe maar steeds minder). Als je snelheid een bepaalde waarde heeft zal de luchtweerstand even groot zijn als de zwaartekracht. Netto heffen beide krachten elkaar op: geen versnelling meer. Je blijft vallen maar met constante snelheid. 
Die snelheid is hoog en je zult te pletter slaan op de grond. Een parachute heeft in geopende toestand al bij relatief lage snelheid een hoge luchtweerstand. Dan zullen (vaste) zwaartekracht en luchtweerstand al gelijk groot zijn bij veel lagere snelheid en kun je met die snelheid veilig landen.

Snap je de vragen nu en kun je die beantwoorden?

Jelena op 10 oktober 2015 om 13:19
@Theo de Klerk

"Hoe sneller je valt, hoe groter de luchtweerstandkracht."

Is het niet, hoe sneller je valt, hoe groter de zwaartekracht?

Tevens: van wat ik hier begrepen heb, is dat er alleen pas Fnetto = 0 N is als de parachute niet open is, want dan blijf je een constante snelheid aanhouden en dat gaat pijn doen wanneer je landt.

En dat er een netto kracht omlaag is wanneer die parachute wel open is, maar steeds minder wordt door die lage snelheid (want dan heb je een hoge luchtweerstand). Heb ik het zo goed begrepen?
Theo de Klerk op 10 oktober 2015 om 13:49
>Is het niet, hoe sneller je valt, hoe groter de zwaartekracht?
Nee, de zwaartekracht van de aarde is min of meer constant (tot zo'n 10 km hoogte), ongveer 9,81 m/s2, afgerond 10 m/s2 . En omdat de vallende massa dat ook is zal bij F = m.a  de versnelling a dat ook zijn. Elke seconde ga je dus met een vast bedrag harder vallen. Na 1 seconde is dit 10 m/s, na 2 seconden is het al 20 m/s en na 10 seconden zelfs 100 m/s.

Het feit dat luchtweerstand deze vaste zwaartekracht tegenwerkt zorgt dat de totale kracht minder wordt dan de kracht van de zwaartekracht alleen. Daardoor neemt de versnelling af en val je na 1 seconde niet al met 10 m/s maar met minder.

Zonder parachute zul je op een gegeven moment het punt bereiken waarop de zwaartekracht en luchtweerstand even groot maar tegengesteld zijn en "dus" de netto kracht nul wordt, daarmee de versnelling nul en daardoor blijft de snelheid vanaf dat moment constant (maar wel hoog!)

Met parachute neemt de luchtweerstand veel sneller toe en zul je in kortere tijd al dezelfde weerstandskracht omhoog voelen als waarmee de zwaartekracht je naar beneden trekt. In die kortere tijd zul je een lagere valsnelheid hebben ontwikkeld en die blijft dan ook constant. Met parachute kom je met die lagere snelheid op de grond.

De parachute zal als hij net open gaat een tegenkracht (luchtweerstand) geven die kleiner is dan de zwaartekracht en is er een netto kracht naar beneden. Je blijft dus steeds sneller vallen. Maar als die snelheid toeneemt, neemt ook de luchtweerstand toe en uiteindelijk zal die gelijk groot maar tegengesteld zijn aan de zwaartekracht. Vanaf dat moment ga je met vaste snelheid naar beneden.

De snelheid zorgt voor een luchtweerstand. Daardoor wordt de zwaartekracht tegengewerkt. Het is dus niet andersom als oorzaak-gevolg (de parachute geeft luchtweerstand daardoor neemt de snelheid af)

Onderstaand plaatje geeft aan hoe de (vaste) zwaartekracht op een massa van 80 kg (800 N naar beneden, dus - 800) langzaam maar zeker wordt gecompenseerd door een steeds groter wordende luchtweerstand (oplopend van 0 tot 800 N) tot beiden gelijk zijn (en "netto" van -800 tot 0 oploopt). Dan wordt de snelheid constant (ca. -33 m/s (vallend)).



Jan van de Velde op 10 oktober 2015 om 14:09
dag jelena,

Probeer aan de hand van Theo's verhaal ook eens onderstaand animatietje te volgen:


(bron: http://www.techna.nl/kracht%20en%20beweging/parachute/parachute.htm)

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft zevenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)