Paraşüt Açılınca Düşme Hızı Neden Azalır?
Soru: Paraşüt açılınca düşme hızı neden azalır?
Kısa Cevap: Paraşüt açıldığında havayla etkileşen etkili kesit alanı büyür ve hava direnci artar. Yukarı yönlü hava direnci ağırlığı aştığında paraşütçünün aşağı yönlü hareketi yavaşlar.
Detaylı Cevap: Paraşütün açılması, paraşütçü ve paraşütten oluşan sistemin hava direncini artırır. Düşey inişin basitleştirilmiş modelinde, yavaşlama sırasında yukarı yönlü direnç kuvveti aşağı yönlü ağırlıktan büyüktür. Bu nedenle ivme yukarı yönlü olurken paraşütçü aşağı inmeyi sürdürür. Sürati azaldıkça hava direnci de küçülür ve sistem daha düşük bir limit hıza yaklaşır.
Paraşütün Geniş Olması Ne İşe Yarar?
Paraşütün geniş kubbesi, havayla etkileşimi artırır. Böylece paraşütçü, kapalı paraşütle düşmesine göre daha düşük bir süratle alçalabilir. Paraşütün temel işlevi, hava direncinden yararlanarak inişi yavaşlatmaktır.
Bu olayda yalnızca kumaşın toplam yüzey alanı değil, hava akışına karşı oluşturduğu etkili kesit alanı ve paraşütün biçimi de önemlidir. Hava direncinin günlük yaşamdaki diğer kullanım alanları için sürtünme kuvvetini artıran ve azaltan uygulamalar incelenebilir.
Paraşüt Açıldığında Kuvvetler Nasıl Değişir?
Durgun havada düşey inişin incelendiği ve havanın kaldırma kuvvetinin ihmal edildiği modelde hareket şöyle açıklanır:
- Yavaşlama sırasında: Hava direnci ağırlıktan büyüktür. Net kuvvet yukarı yönlüdür.
- Sürat azalırken: Açılmış paraşütün biçimi sabit kabul edildiğinde hava direnci giderek küçülür.
- Yeni limit hızda: Hava direnci ile ağırlık dengelenir. Net kuvvet ve ivme sıfır olur.
Paraşüt açıldığı için ağırlık azalmaz. Aynı yerde sistemin kütlesi değişmiyorsa ağırlığı da yaklaşık aynı kalır. Değişen, havanın harekete karşı uyguladığı kuvvettir.
İvme Yukarı Yönlüyse Paraşütçü Yukarı mı Çıkar?
Hayır. Hız ve ivme zıt yönlü olduğunda cisim yavaşlar. Paraşütçünün hızı aşağı, ivmesi yukarı yönlü olduğunda düşme sürati azalır. Bu durum, hareket yönünün hemen yukarı döndüğü anlamına gelmez.
Paraşütün açılmasından önceki ve sonraki hareketin karşılaştırıldığı paraşütçünün hız değişimiyle ilgili alıştırmalarda da bu ayrım kullanılır.
Örnek Soru: Yavaşlama İvmesi Nasıl Bulunur?
Soru: Paraşütçü ve ekipmanının toplam kütlesi 80 kg’dır. Aşağı doğru hareket ederken sisteme yukarı yönlü 1200 N hava direnci uygulanmaktadır. g = 10 m/s2 alındığında ivmesi nedir? Havanın kaldırma kuvvetini ihmal ediniz.
Kısa Cevap: İvme yukarı yönlü 5 m/s2 olur. Sistem aşağı doğru hareket ettiği için yavaşlar.
Çözüm: Ağırlık G = m · g = 80 × 10 = 800 N bulunur. Yukarı yön pozitif seçilirse net kuvvet Fnet = 1200 − 800 = 400 N olur. İvme a = Fnet / m = 400 / 80 = 5 m/s2 hesaplanır.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Hayır. Paraşütçü yavaşlar ve aşağı inmeyi sürdürür. Paraşütün açılması, havada durması anlamına gelmez.
Düşey hareketin basitleştirilmiş modelinde yavaşlama sırasında hava direnci ağırlıktan büyüktür. Kuvvetler yeni limit hızda dengelenir.
Hayır. Yavaşlamanın nedeni yer çekiminin azalması değil, hava direncinin artmasıdır.
Diğer etkinliklerin ve alıştırmaların çözümlerine 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasından ulaşabilirsiniz.