Fysikken Til Den Første Ever Supersonic Skydive

{h1}

En daredevil vil skydive sig til jorden fra 23 miles op på 8 oktober, og opnå supersoniske hastigheder under hans fritfald. Eksperter forklarer fysikken i denne hidtil usete handling.

En østrigsk daredevil er gearing op til at gøre verdens højeste skydive mandag (8. oktober), et højtflydende spring fra 23 miles over Jorden, der lover at bryde mere end en rekord, hvis alt går efter planen.

Veteran skydiver Felix Baumgartner, 43, vil gøre hoppet, og dermed blive den første person nogensinde at falde hurtigere end lydens hastighed. Hans skydive vil også være den højeste nogensinde, og han overførte et rekordsæt i 1960 af US Air Force Captain Joe Kittinger med mere end 3 miles (5 kilometer).

Men hvad er fysikken i denne situation?

En heliumfyldt ballon løfter Baumgartner, der sidder inde i en specialbygget kapsel, til en højde på 120.000 fod (36.576 meter). På den højde, som registrerer sig i stratosfærens øvre ekkoloner, er atmosfæren en blotte inkling af sit havniveau, der udøver et tryk mindre end 0,5 procent af dets værdi nær jorden. Selvom man gradvist akklimaterede, kan mennesker ikke overleve langt over 26.000 fod uden en ilttank, så en meget højere Baumgartner vil helt sikkert kræve supplerende ilt.

Når skydiveren træder ud af sin kapsel og falder ind i hulrummet, accelererer han i ca. 30 sekunder, inden han når sin topphastighed, forklarede Michael Weissman, fysiker ved University of Illinois i Urbana-Champaign. Weissman anslår, at Baumgartners hastighed maksimalt ligger lige over lydniveauet på havniveau, hvilket er omkring 760 miles i timen (1.225 kilometer i timen).

Baumgartner stopper acceleration på grund af kollisioner med luftmolekyler. Kaldes til en "trækkraft" modstår luftmotstanden en nedadgående bevægelsestræthed, der modvirker tyngdekraften ved at skubbe kroppen opad. Jo hurtigere kroppen falder, desto større er luftmotstanden, som den oplever, og så ved en vis maksimal hastighed, kaldet terminalhastigheden, trækkraften bliver lige og modsat gravitationsstyrken. Med de to kræfter afbalanceret, accelererer kroppen ikke længere.

Under normale omstændigheder forbliver en hastighed ved at nå terminalhastigheden konstant, men det er kun sandt, når eksterne kræfter forbliver konstante. I tilfældet med denne skydive fortæller fysiker Louis Bloomfield ved University of Virginia, den omgivende atmosfære tykkere dramatisk som Baumgartner falder, så den opadgående trækkraft udøves på ham, fordi luften stiger støt. Som følge heraf falder den lokale terminalhastighed, da hans højde falder. [Infographic: Jordens atmosfære øverst til bund]

"Når han kommer ned, vil den lokale terminalhastighed falde, og så vil han langsomt sænke sig, indtil han når 100-200 mph nær faldskærmsflyvning," fortalte Bloomfield Life's Little Mysteries.

På det tidspunkt går Baumgartner i sikkert vand: Faldet bliver til et almindeligt skydive. Men hvad vil der ske med hans krop før det tidspunkt, da han kaster gennem stratosfæren ved lydens hastighed?

For en ting, ifølge Bloomfield, vil en chokbølge, også kendt som en sonisk boom, omslutte sin krop. "Han vil kollidere med gassen så hurtigt, at den ikke kan strømme ud af hans vej, fordi det faktisk ikke ved, at han kommer," sagde han. [Kan du se en Sonic Boom?]

For det andet vil disse højhastighedskollisioner med luften generere en enorm mængde varme.

"Når han er tæt på den maksimale hastighed, næsten hele den gravitationspotentiale energi, han taber [fra] falder, bliver omdannet til varme," sagde Weissman. Hvis han og hans kjole sammen vejer i nærheden af ​​220 pounds (110 kilo), producerer han omkring 300 kilowatts varme, når han falder ved sonisk hastighed.

"Hvis denne varme simpelthen blev dumpet i skydiveren, ville han varme næsten 1 grader Celsius [1,8 grader Fahrenheit] per sekund, hvilket ville være hurtigt fatalt," sagde han. "Selvfølgelig går det meste af den varme ind i atmosfæren, men det lyder ikke som en god idé at være omkring 200 højeffektive hårtørrere i meget lang tid uden nogen beskyttelse."

Forudsat Baumgartners kostume giver den beskyttelse, han har brug for, bør han overleve efteråret. Men Weissman påpegede, at selve handlingen med at antage denne stunt er farlig. "Som en generel regel vil jeg sige, at noget ekstremt og hidtil uset har særlige farer," sagde han. "I dette tilfælde rejser den lange periode, der er afhængig af ilt og varme beskyttelse fra dragt, problemer, der ikke står over for en almindelig skydiver. Med andre ord er der mere" forudsat "der kræves her."

Hvis Baumgartner er bekymret overhovedet, viser han det ikke. "Jeg har lyst til en tiger i et bur, der venter på at komme ud," sagde han i en erklæring.

Denne historie blev leveret af Life's Little Mysteries, et søsters websted til WordsSideKick.com. Følg Natalie Wolchover på Twitter @nattyover eller Life's Little Mysteries @ llmysteries. Vi er også på Facebook og Google+.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com