En fallskärm är ett av de mest visuella sätten att förstå tyngdkraften och luften, och hur de kan arbeta mot varandra. En fallskärm gör det till synes omöjligt, som att hoppa säkert från ett flygplan, möjligt. Det gör det möjligt för användaren att utnyttja luften för att styra och sakta ner sin nedstigning.

Gravity

En fallskärm är en längd av lättvikt tyg kopplat till ett tyngre föremål, till exempel en mänsklig kropp. När gravitationen arbetar för att dra föremålet mot jorden öppnas fallskärmen och släpper tyget som arbetar mot gravitationen och saktar ner det. Fallskärmen stannar naturligtvis inte tyngdkraften. Objektet når så småningom till marken. Fallskärmen saktar det nog för att objektet landar mycket mer mjukt än det skulle utan en. Fallskärmar minskar tyngdkraften till den punkt som en mänsklig kropp säkert kan falla från ett flygplan medan man använder en.

Luftmotstånd

När en fallskärm öppnas är det en andra kraft som arbetar mot tyngdkraften. Detta är luftmotstånd. Luft samlas in under tygväskan, skjuter upp det som tyngdkraften drar det tunga föremålet som är fastsatt på det nedåt. Denna tryckning saktar objektets fall genom att motstå luften under fallskärmen. Luftmotstånd är en icke-konservativ kraft, eftersom arbetet det gör är beroende av den nedåtriktade rörelsen av den tunga föremålet som drabbats av gravitationen mot jorden.

Terminalhastighet

När en tung föremål faller, når den en hastighet som kallas terminalhastighet. Detta är den hastighet objektet fortsätter att falla om inte något stannar det. Till exempel slutar landning på marken terminalhastighet. Att öppna en fallskärm ändrar terminalhastigheten, vilket gör det mycket långsammare än sluthastigheten hos ett föremål i fritt fall. Den öppna fallskärmen resulterar i luftmotstånd som är större än gravitationens drag. Terminalhastigheten minskar tills det finns en balans igen, vilket sker med en hastighet som är tillräckligt långsam för att det fallande objektet ska göra en säker landning.

Ett experiment

Experiment med gravitation, luftmotstånd och terminalhastighet genom att göra din egen miniatyrskärm. Punch fyra ekvivalenta hål runt kanten på en papperskopp. Tie en längd till var och en av hålen och fäst de andra ändarna i hörnen av en fallskärmskurva från en plastkorgväska. Stå på en stege och släpp koppen. Du kan behöva experimentera med fallskärmens storlek och form och längden på strängarna innan du kan skicka koppen på ett tillförlitligt sätt utan att spilla pennierna.