Основы движения тела в воздушной среде

В безвоздушном пространстве скорость падения тела возрастает пропорционально времени:

V = gt,

V - скорость падения парашютиста в первый период его падения;

g - ускорение свободного падения =9.81м/с²

t - время падения, с.

Путь проходимый телом определяется по формуле ;

С нарастанием скорости вступает в силу целый ряд других факторов.

На падающее в воздушной среде тело действует две силы:

- сила тяжести - G кгc;

- сила лобового сопротивления Q, кгс.

Обе силы направлены противоположно.

Скорость падения будет возрастать до того момента, пока силы Q = G;

Это состояние называется установившимся падением, а составляющая ему скорость - равновесной (критической) скоростью.

Критическая скорость определяется по формуле ;

S=квадрату высоты тела l².

Подсчитав по формуле для парашютиста весом 90кг, ростом - 1,72м., падающего плашмя С=0,30, находим, что она на высоте 1000м. ρ=0,12 над поверхностью земли его минимальная критическая скорость равна ≈ 43м/с.

При тех же данных, но падая в вертикальном положении вниз головой С=0,15, его максимальная критическая скорость равна ≈58м/с.

Критическая скорость для парашютиста падающего в группировке несколько больше и достигается за большее время.

Попробуем подсчитать, за какое время падения достигается критическая скорость.

Известна формула: пройденный путь равен скорости умноженной на время

h = Vt;

Путь свободного падающего тела выражается формулой:

;

подставим значение

; ; ; ;

найдем: t=2V/g=2×53 /9,81≈11сек.

Вывод: Из выше изложенного становиться понятно, что при падении тела в любом положении равновесная скорость достигается на 11-12-й секунде.

Для наглядности приведем пример: Н=1000м.---V_кр-12сек.

Н=2000м.---V_кр-12,5сек.

Н=3000м.---V_кр-14сек.

С увеличением массы парашютиста увеличивается и скорость его падения. При этом надо учитывать, что увеличение массы всегда связано с увеличением модуля тела, а следовательно и с увеличением сопротивления воздуха, что в среднем приводит к незначительному увеличению скорости. Ориентировочно можно считать, что изменение массы парашютиста на 10кг вызывает изменение скорости при установившемся движении на 2%, что у поверхности земли составит разницу в 1 м/с.

Большое влияние на стабильность падения оказывает взаимное расположение центра тяжести тела (ЦТ) и его центра давления (ОЦД). При установившемся падении оба они находятся на траектории падения тела.

Замена расположения ЦТ происходит:

Ø подгонка парашюта;

Ø подгибание рук или ног.

Замена расположения ОЦД происходит:

Ø изменение положения рук или ног.

Из физики известно, что тело может находиться в:

1. неустойчивом равновесии;

2. безразличном равновесии;

3. устойчивом равновесии.

¤ ЦТ ↑ ОЦД - неустойчивое падение;

¤ ЦТ = ОЦД - безразличное падение;

¤ ЦТ ↓ ОЦД - устойчивое падение.

Существует большое множество стилей падения, основные из них:

Ø Ласточка;

Ø Стреловидный;

Ø Крест;

Ø Группировка.

Если парашютист сильно напряжен или прогиб велик, то устойчивое падение будет сопровождаться или же перейдет в:

☺ клевок на голову - прямые ноги или руки заброшены назад;

☺ кабрирование – руки вынесены вверх;

☺ рыскание – излишнее напряжение;

☺ крен влево или вправо – руки несимметрично;

☺ беспорядочное падение – раскинуть ноги и руки;

☺ падение на спине – прижать одну руку отвести вторую;

☺ штопор – раскинуться и повернуть ладони в противоположную сторону.

Date: 2015-08-06; view: 1337; Нарушение авторских прав