سرعت حد سقوط انسان چقدر است

مفهوم سرعت حدی سقوط آزاد- باشگاه هوایی اوج

در مقاله قبل مفهوم سقوط آزاد را بررسی کردیم و به این نتیجه رسیدیم که اگر جسمی را بدون سرعت اولیه رها کنیم با شتاب ثابت ۹٫۸ به سمت زمین سقوط آزاد خواهد کرد. پس با این فرض اگر چتربازی از ارتفاع ۵۰۰۰ متری از وسیله پرنده جدا شود در لحظه اول سرعت او صفر و در اولین ثانیه پرش سرعت او ۹٫۸ و در ثانیه دوم ۱۹٫۶ و بر این اساس سرعت او در ثانیه ۴۰ ام به اندازه ۳۹۲ متر بر ثانیه یعنی حدود ۱۴۱۱ کیلومتر در ساعت خواهد رسید یعنی خیلی بیشتر از سرعت صوت!! (سرعت صوت ۱۲۳۶ کیلومتر بر ساعت می باشد) که عملا غیر قابل تصور خواهد بود و در اینجا مفهوم “سرعت حد” به میان خواهد آمد.

مفهوم سرعت حدی سقوط آزاد- باشگاه هوایی اوج

سرعت حدی

همانطور که اشاره شد به غیر از نیروی جاذبه زمین نیروهای دیگری نیز به جسم یا فرد در حال سقوط آزاد وارد می شود که مهمترین آن نیروی مقاومت هوا می باشد که به اندازه مساحت نسبت به وزن (تراکم جسم) بستگی دارد که در مقاله “سقوط آزاد” در مثال پرتاب کاغذ و کاغذ مچاله آن را بررسی کردیم و هرچه این نسبت کمتر باشد سرعت حدی بیشتر می شود. برای مثال گربه ها که استخوان بندی ظریفی دارند و نسبت زیادی از وزنشان را پوست پشمالو تشکیل داده سرعت حدی در حدود ۹۷ کیلومتر بر ساعت دارند و انسان با ترکیب استخوانی خود که به مراتب متراکم تر از گربه ها می باشد در حدود ۱۹۷ کیلومتر بر ساعت!

البته این اعداد برای همه موارد به صورت یکسان نیست و برای انسان نیز در حالی که به پشت و یا بر روی سینه به سمت زمین سقوط کنند حدود ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت می باشد و در صورتی که با سر و یا با پا به سمت زمین شیرجه بزنند به بیش از ۲۵۰ الی ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت نیز خواهد رسید.

مقاومت هوا، دلیل کاهش شتاب

خوب این اعداد به چه معنی هستند؟ این بدان معنی است که وقتی یک گربه و انسان از ارتفاع معینی پایین می پرند، هر دو تحت تاثیر دو نیرو قرار می گیرند.یکی نیروی جاذبه زمین (Fg) و دیگری نیروی مقاومت هوا (Fd) که همیشه کوچکتر مساوی نیروی جاذبه زمین است. اما همان طور که می دانیم مقاومت هوا با سرعت جسمی که در حال سقوط است رابطه مستقیم دارد از این رو در هنگام افتادن چون سرعت کم است این نیرو نسبت به نیروی جاذبه زمین کمتر می باشد و حرکت به طرف مرکز زمین شتاب خواهد گرفت.

پیشنهاد میکنم این مطلب رو هم بخونید:  دوره آموزش پاراگلایدر

با این شتاب، سرعت حرکت آنها افزایش می یابد و با افزایش سرعت نیروی مقاومت هوا نیز افزایش می یابد تا اندازه ای که این نیرو با نیروی جاذبه زمین برابر می شود و در این لحظه چون برایند نیروهای وارد بر آن صفر می شود حرکت جسم شتابی نخواهد داشت و دیگر بر سرعت آن افزوده نخواهد شد. در این حالت جسم به سرعت حد خود رسیده است.

بنابراین یک گربه چون سرعت حدی کمتری دارد زودتر برآیند نیروهای وارد بر او صفر می شود تا یک انسان، از این رو وقتی که این دو از یک ارتفاع پایین می پرند انسان با سرعت بیشتری نسبت به گربه سقوط می کند.

چتر باز چقدر فرصت دارد؟

سرعت حدی انسان در سقوط آزاد و بدون چتر نجات حدود ۱۹۷ کیلومتر بر ساعت یعنی ۵۵ متر بر ثانیه می باشد. پس با یک حساب ساده می شود گفت که چتر بازان تقریبا ۶ ثانیه بعد از پرش به سرعت حدی می رسند و از آن به بعد با سرعت ثابت ۱۹۷ کیلومتر بر ساعت در هر ثانیه ۵۵ متر ارتفاع از دست می دهند. پس در یک پرش از ارتفاع ۱۲۰۰۰ پایی که می شود ۴۰۰۰ متر چتر بازان فقط حدود ۷۰ ثانیه تا برخورد با زمین فرصت دارند!! که البته زمان مناسبی را نیز باید برای باز کردن چتر خود اختصاص بدهند.

پس از باز شدن چتر، چترباز و چترش یک جسم ترکیبی جدید را شکل می دهند که با توجه به عملکرد چتر در ایجاد مقاومت با هوا سرعت حد جدید و البته بسیار کمتری را خواهد داشت و با آن سرعت به سلامت بر روی زمین فرود می آید.

نمودار سرعت حدی سقوط آزاد- باشگاه هوایی اوج

جالب است که بدانید گربه ها نیز تا قبل از رسیدن به سرعت حد و تا زمانی که شتاب را حس می کنند خود را جمع می کند اما وقتی حرکتشان بدون شتاب می شود با خیال راحت مثل یک سنجاب دست و پاهای خود را می کشد و بدن خود را شبیه چتر نجات پهن می کند و با این حرکت سرعت سقوط خود را کمتر می کند و با زاویه ای که به پاهای خود می دهد موقع برخورد با زمین نیرو را به مفاصل خود هدایت می کند و بدین صورت کمترین آسیب را می بینند.

مفهوم سرعت حدی سقوط گربه- باشگاه هوایی اوج

اگر گربه هم مانند انسان به شکل عمودی روی پاهایش فرود بیاید، تمام استخوان‌هایش خواهد شکست.

 

One thought on “سرعت حد سقوط انسان چقدر است

    • ابراهیم میگوید:

      فلیکس از ارتفاعی پرش خود را انجام داد که هوا بسیار رقیق است و چگالی جو تنها ۲% چگالی هوا در سطح زمین است. نهایتا در این چگالی سرعت حد بسیار بالاتر است چون مقاومت هوا کمتر از ۲% مقاومت روی زمین است. یک نکته ظریف در این زمینه این است که فلیکس هنگام شکستن دیوار صوتی با آن لباس فضایی تکه تکه نشد. فلیکس در واقع دیوار صوتی را نشکسته چون در آن جو رقیق سرعت صوت بسیار بیشتر است. فلیکس فقط از سرعت صوت در جو سطح زمین را شکسته است.

      • شهرام میگوید:

        سرعت صوت در جو رقیق تر کمتر هست نه اینطور که شما میگی بسیار بیشتر !! و سرعت صوت در اب یا یک فلز بیشتر از هواست . بنابراین سرعت صوت رو شکسته و نکته ظریف شما بیخوده !

        • حمید میگوید:

          سلام دوست عزیز، قطعا بدلیل پایین بودن سرعت صوت در جو رقیق همان ابتدای سقوط و در سرعت کم دیوار صوت شکسته شده و بدلیل توان بالای لباس فضانوردی آسیبی به ایشون وارد نشده و قطعا این مسئله قبلش محاسبه گردیده. اینکه پس از سقوط با نزدیک شدن به زمین و افزایش چگالی هوا مجددا دیوار صوتی رو شکسته یا نه واسه منم سواله

  1. بهروز میگوید:

    ببخشید امکان داره یه نفر چتر باز حرفه ای درزمانی که پرش را ازارتفاعی که برای تمرینات چتربازی رایجه انجام داده باشه.ِآیا امکان داره که اون شخص درصورت باز نشدن چترش بتواند چترهمکارخودش را درهوا بگیرد ودوتایی پایین بیان.یادتون باشه که چترباز حرفه ای بوده.این یک خاطره است که ازکسی که مطمعنم شنیدم.میخوام نظر شما هم بدونم.که چقدرعقلانیست.

    • مرتضی میگوید:

      سلام اینکه دونفر با یک چتر فرود داشته باشند عقلایی هست و چتر مخصوص این کار هست و اصطلاحا چتر تندوم هست و مسلما سطح چتر بزرگتر هست تا بتواند نیروی درگ بیشتری داشته باشد و سرعا فرود ۵ متر بر ثانیه .
      ولی اینکه چتر همکار خودش رو بگیره و با هم فرود کنند مسلما سرعت فرود بالا میره و تعادل نیز به هم میخوره

  2. عباس میگوید:

    گفتار نامه شما درباره سرعت آخر در سقوط آزاد خوب بود.
    اگر چند فرمول‌ ساده فراگیر هم در جهت درک بهتر از دیدگاه محاسباتی ، می‌نوشتید بهتر می‌شد.

  3. هادی میگوید:

    سرعت حدی انسان در سقوط آزاد (۱۹۷ کیلومتر بر ساعت) رو به روش ریاضی بدست بیارید (با تشکیل و حل معادله دیفرانسیل)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.