Pojedynek sił przyrody w misji STRATOS część II p.t.

1. Pojedynek sił przyrody w misji STRATOS część II p.t. „Jak przebiegał skok Feliksa Baumgartnera ze stratosfery?” Projekt uczniów Gimnazjum Nr 10 w Tychach realizowany na zajęciach Akademii Uczniowskiej Centrum Edukacji Obywatelskiej Opiekun: Barbara Zegrodnik http://www.tapeta-balony-chmury-1.na-pulpit.com/

2. Atmosfera ziemska w misji STRATOS odegrała ważną rolę. Jednak podczas gdy wzniesienie się balonem na odpowiednią wysokość bez atmosfery nie byłoby możliwe, to skok w dół mógłby się odbyć bez jej udziału. Siła grawitacyjnego przyciągania F zapewnia powrót na Ziemię. F http://sport.newsweek.pl/skok-ze-stratosfery-o-krok-od-sukcesu,96971,1,1.html

3. Wznoszenie na wysokość 39,044 km trwało około 2,5 godziny. Po osiągnięciu tej rekordowej wysokości drzwi kapsuły otwarły się i Feliks Baumgartner rozpoczął skok w stronę Ziemi, który trwał około 9 minut i 3 sekundy. • Cały skok składał się z • dwóch części: • swobodny lot bez spadochronu (4 minuty i 19 sekund) • skok ze spadochronem (4 minuty i 44 sekundy). http://www.pieniadz.pl/Skok,ze,stratosfery,rekord,wysokosci,pobity,1-24915-0-jpg.html

4. Swobodny spadek, to ruch, który odbywa się wyłącznie pod wpływem siły przyciągania grawitacyjnego z prędkością początkową równą zeru. Jest to ruch jednostajnie przyspieszony z przyspieszeniem grawitacyjnym, które na Ziemi wynosi g = 9,81 m/s2. W takim ruchu prędkość końcową (po czasie t) oblicza się ze wzoru:

5. Czy ruch skoczka w pierwszej fazie lotu można uznać za swobodny spadek? Obliczyliśmy, że gdyby ruch bez spadochronu odbywał się tylko pod wpływem siły grawitacji, to Feliks Baumgartner w ciągu 4 minut i 19 s = 259 s, uzyskałby prędkość równą: v = 2540,79 m/s. Ponieważ jego prędkość podczas skoku ze spadochronem osiągnęła prędkość dźwięku równą około 330 m/s, to znaczy, że oprócz siły grawitacji działała na skoczka znaczna siła oporu powietrza mimo tego, że w stratosferze gęstość powietrza jest bardzo mała.

6. Obliczyliśmy, że średnie przyspieszenie podczas skoku bez spadochronu było dużo mniejsze od przyspieszenia grawitacyjnego i mogło wynosić zaledwie około 1,27 m/s2 (a=v/t). Z kolei uwzględniając, że spadochron został otwarty na wysokości 1,5 km nad Ziemią mogliśmy obliczyć, że droga podczas skoku bez spadochronu wynosiła 37,5 km. Obliczyliśmy, że średnie przyspieszenie jakie mógł osiągnąć skoczek na takiej drodze wynosi tylko 1,12 m/s2, zgodnie ze wzorem a = 2s/t2.

7. Przyjmując, że masa skoczka wraz z ekwipunkiem podczas skoku wynosiła 85 kg obliczyliśmy średnią wartość siły oporu powietrza podczas skoku bez spadochronu według wzoru F = ma. Siła F oznacza siłę wypadkową złożoną z siły grawitacji i siły oporu powietrza. Fg - siła grawitacji R - siła oporu powietrza R F = Fg - R Siła wypadkowa F = ma Fg Fg = 85 x 9,81 = 833,85 N F = 85 x 1,12m/s2 = 95,2 N R = 833,85 – 95,2 = 738,65 N

8. Wnioski: • Siła oporu powietrza podczas skoku bez spadochronu miała średnią wartość równą około R = 738,65 N. • Skok Feliksa Baumgartnera bez spadochronu nie można nazwać swobodnym spadkiem, gdyż oprócz siły grawitacji działała na niego duża siła oporu powietrza. • Obliczona przez nas wartość siły oporu powietrza jest tylko wartością średnią, ponieważ opór powietrza rośnie w miarę wzrostu prędkości. Wynika stąd, że ruch skoczka nie był ruchem jednostajnie przyspieszonym

9. Co groziło skoczkowi w pierwszej fazie lotu? Podczas spadania bez spadochronu Feliks Baumgartnerzamiast spadać głową w dół z rękami ułożonymi przy ciele, zaczął bardzo szybko wirować wokół własnej osi.Przez pierwsze chwile spadania powietrze dookoła niego było tak rozrzedzone, że prawie nie stanowiło oporu dla ciała skoczka. Podczas pierwszej fazy najważniejsze było ustabilizowanie lotu. Udało się to dopiero po minucie. Gdyby wtedy otwarł spadochron stabilizujący lot nie osiągnąłby zamierzonej prędkości. Jednak opanował sytuację i wszystko przebiegało zgodnie z planem. Siła odśrodkowa jaką odczuwa skoczek podczas takiego wirowania przy szybkości równej 200 obrotów na minutę może rozerwać ciało człowieka na kawałki. Wykazały to badania przeprowadzone na Ziemi. http://www.nto.pl/apps/pbcs.dll/article?AID=/20121014/KRAJSWIAT/121019695

10. Pierwsza faza lotu była pełna niebezpieczeństw. http://wiadomosci.wp.pl/kat,1356,title,Skoczek-Felix-Baumgartner-pobil-rekordy-swiata-po-skoku-z-39-kilometrow,wid,15006518,wiadomosc.html?ticaid=1feb7

11. Skok ze spadochronem Po otwarciu spadochronu siła oporu powietrza znacznie wzrosła, co zapobiegło dalszemu wzrostowi prędkości. Po przebyciu 1,5 km w czasie 4 minut i 44 sekund skoczek szczęśliwie wylądował na Ziemi. .

12. Tak wyglądał plan całego przedsięwzięcia. W dniu 14,10.2012 r. plan został zrealizowany z drobnymi zmianami. http://wiadomosci.wp.pl/kat,1356,title,Skoczek-Felix-Baumgartner-pobil-rekordy-swiata-po-skoku-z-39-kilometrow,wid,15006518,wiadomosc.html?ticaid=1feb7

13. Dziękujemy za uwagę