hoe kan je een vrije val langer maken vanaf de zelfde hoogte?
stelde deze vraag op 20 juni 2017 om 20:24.Reacties
Dag Bastiaan,
Ah... je bedoelt dat over een bepaalde afstand vallen je zo lang mogelijk vrij wilt vallen, op het laatste moment een parachute of iets anders gebruiken om af te remmen en het laatste stuk dan niet meer vrij vallend langzaam op aarde komen.
Dat kan, maar er zijn wel problemen of je lichaam dat wel aankan.
Zo lang je vrij valt neemt je snelheid met ca. 10 m/s toe elke seconde. Dus na 20 s vallen is het al 200 m/s als er geen luchtweerstand zou zijn. Om een beetje veilig te kunnen landen moet je het laatste stukje met zo'n 10 m/s neerkomen. Dat betekent dat je dus weer 200-10=190 m/s aan snelheid moet verliezen door afremmen.
Je wil dat pas zo laat mogelijk doen, maar dat betekent dat je nog maar weinig tijd hebt (tot de grond komt) om die rem in te zetten.
NASA proefjes tonen bij astronauten aan dat die mensen "comfortabel" zo'n 4g versnelling of afremming kunnen weerstaan. Dat betekent dat elke seconde 4 x g = 4 x 10 = 40 m/s kan worden afgeremd. Dat betekent dat je om 190 m/s snelheid te minderen je er dan toch wel 190/40 = 4,8 s tijd voor nodig hebt.
Op voorwaarde dat een parachute meteen op maximale kracht werkt en blijft werken. Maar dat is niet zo. De remkracht van een parachute is evenredig met de snelheid waarmee je valt in het kwadraat. Dus eerst is de remkracht heel groot omdat je nog vrij valt en maximale snelheid krijgt.
Daarna, als de parachute begint tegen te werken, remt deze heel sterk maar daarna steeds minder omdat je inmiddels minder hard valt. Er komt een moment dat de kracht waarmee de aarde aan je trekt (en je vrij wil laten vallen) gelijk wordt aan de kracht waarmee de parachute je afremt.
Vanaf dat moment ga je met vaste snelheid verder in de richting die je al ging, d.w.z. naar beneden.
Waar het om draait is die tegenwerkende kracht: de tegenwerking die je krijgt doordat je (parachute) al die luchtdeeltjes opzij moet duwen omdat jij er langs wilt.
Men heeft gevonden dat
Wrijvingskracht = cw x oppervlak x snelheid2
Die cw is constante waarde die men proefondervindelijk bepaalt. Hij is afhankelijk van het medium waarin je valt (lucht, water, olie e.d.) en je vorm (een vlakke plaat heeft een veel grotere cw dan een spitse naald of druppel bij het doorsnijden van de lucht).
Bij folders over auto's en vliegtuigen willen ze cw zo klein mogelijk hebben om zo min mogelijk luchtweerstand te hebben. Jij wilt in vrije val precies het omgekeerde.
Dus alles wat je kunt bedenken om in de formule F = cw A v2 het oppervlak A zo groot mogelijk te krijgen en cw zo groot mogelijk te krijgen helpt om de wrijvingskracht bij een valsnelheid v (die "overkomt" je, daar valt weinig aan te veranderen) zo groot mogelijk te krijgen en daarmee je valsnelheid maximaal te verkleinen.
Omdat dit met allerlei formules werkt die weer op elkaar teruggrijpen (snelheid bepaalt wrijvingskracht, daardoor daalt de snelheid en dus de wrijvingskracht waardoor weer minder snelheidsdaling optreedt enz) wordt de situatie vaak in een computermodel stap voor stap (d.w.z. elke paar seconden of delen van seconden) doorgerekend en bekijkt men het resultaat.
Een voorbeeld van een vrije val die door een parachute wordt afgeremd zou er dan bijv. als onderstaande figuur uit kunnen zien. Je ziet de snelheid vanaf de sprong oplopen van 0 naar een steeds grotere waarde. Maar na 35 m/s vrije val zie je de snelheid wel toenemen maar minder snel. tot zo'n 50 m/s. Dat komt doordat de vallende persoon zelf ook een wrijving veroorzaakt en een beetje zijn eigen parachute is. Die 50 m/s is zo'n beetje zijn eindsnelheid bij "vrije val" (maar tegengewerkt door de luchtweerstand). Veel te hoog om veilig neer te komen: je zou te pletter slaan op de grond.
Als de snelheid 50 m/s geworden is trekt hij een parachute open. Dan neemt de luchtwrijving enorm toe en daarmee ook de afremming: in korte tijd daalt de snelheid van 50 m/s naar 10 m/s en daar blijft die constant: zwaartekracht en luchtwijving zijn even groot geworden (en tegengesteld). Met die snelheid daal je verder naar beneden tot je de grond raakt (en de snelheid 0 m/s wordt)
Ah... je bedoelt dat over een bepaalde afstand vallen je zo lang mogelijk vrij wilt vallen, op het laatste moment een parachute of iets anders gebruiken om af te remmen en het laatste stuk dan niet meer vrij vallend langzaam op aarde komen.
Dat kan, maar er zijn wel problemen of je lichaam dat wel aankan.
Zo lang je vrij valt neemt je snelheid met ca. 10 m/s toe elke seconde. Dus na 20 s vallen is het al 200 m/s als er geen luchtweerstand zou zijn. Om een beetje veilig te kunnen landen moet je het laatste stukje met zo'n 10 m/s neerkomen. Dat betekent dat je dus weer 200-10=190 m/s aan snelheid moet verliezen door afremmen.
Je wil dat pas zo laat mogelijk doen, maar dat betekent dat je nog maar weinig tijd hebt (tot de grond komt) om die rem in te zetten.
NASA proefjes tonen bij astronauten aan dat die mensen "comfortabel" zo'n 4g versnelling of afremming kunnen weerstaan. Dat betekent dat elke seconde 4 x g = 4 x 10 = 40 m/s kan worden afgeremd. Dat betekent dat je om 190 m/s snelheid te minderen je er dan toch wel 190/40 = 4,8 s tijd voor nodig hebt.
Op voorwaarde dat een parachute meteen op maximale kracht werkt en blijft werken. Maar dat is niet zo. De remkracht van een parachute is evenredig met de snelheid waarmee je valt in het kwadraat. Dus eerst is de remkracht heel groot omdat je nog vrij valt en maximale snelheid krijgt.
Daarna, als de parachute begint tegen te werken, remt deze heel sterk maar daarna steeds minder omdat je inmiddels minder hard valt. Er komt een moment dat de kracht waarmee de aarde aan je trekt (en je vrij wil laten vallen) gelijk wordt aan de kracht waarmee de parachute je afremt.
Vanaf dat moment ga je met vaste snelheid verder in de richting die je al ging, d.w.z. naar beneden.
Waar het om draait is die tegenwerkende kracht: de tegenwerking die je krijgt doordat je (parachute) al die luchtdeeltjes opzij moet duwen omdat jij er langs wilt.
Men heeft gevonden dat
Wrijvingskracht = cw x oppervlak x snelheid2
Die cw is constante waarde die men proefondervindelijk bepaalt. Hij is afhankelijk van het medium waarin je valt (lucht, water, olie e.d.) en je vorm (een vlakke plaat heeft een veel grotere cw dan een spitse naald of druppel bij het doorsnijden van de lucht).
Bij folders over auto's en vliegtuigen willen ze cw zo klein mogelijk hebben om zo min mogelijk luchtweerstand te hebben. Jij wilt in vrije val precies het omgekeerde.
Dus alles wat je kunt bedenken om in de formule F = cw A v2 het oppervlak A zo groot mogelijk te krijgen en cw zo groot mogelijk te krijgen helpt om de wrijvingskracht bij een valsnelheid v (die "overkomt" je, daar valt weinig aan te veranderen) zo groot mogelijk te krijgen en daarmee je valsnelheid maximaal te verkleinen.
Omdat dit met allerlei formules werkt die weer op elkaar teruggrijpen (snelheid bepaalt wrijvingskracht, daardoor daalt de snelheid en dus de wrijvingskracht waardoor weer minder snelheidsdaling optreedt enz) wordt de situatie vaak in een computermodel stap voor stap (d.w.z. elke paar seconden of delen van seconden) doorgerekend en bekijkt men het resultaat.
Een voorbeeld van een vrije val die door een parachute wordt afgeremd zou er dan bijv. als onderstaande figuur uit kunnen zien. Je ziet de snelheid vanaf de sprong oplopen van 0 naar een steeds grotere waarde. Maar na 35 m/s vrije val zie je de snelheid wel toenemen maar minder snel. tot zo'n 50 m/s. Dat komt doordat de vallende persoon zelf ook een wrijving veroorzaakt en een beetje zijn eigen parachute is. Die 50 m/s is zo'n beetje zijn eindsnelheid bij "vrije val" (maar tegengewerkt door de luchtweerstand). Veel te hoog om veilig neer te komen: je zou te pletter slaan op de grond.
Als de snelheid 50 m/s geworden is trekt hij een parachute open. Dan neemt de luchtwrijving enorm toe en daarmee ook de afremming: in korte tijd daalt de snelheid van 50 m/s naar 10 m/s en daar blijft die constant: zwaartekracht en luchtwijving zijn even groot geworden (en tegengesteld). Met die snelheid daal je verder naar beneden tot je de grond raakt (en de snelheid 0 m/s wordt)
