Teoria caderii corpurilor - bazele fizice ale miscarii corpurilor in aer - salt cu parasuta

1.1. CADEREA CORPURILOR IN AER

De la parasirea bordului aeronavei pana la aterizare, parasutistul se afla in continua miscare, asupra acestuia actionand o multitudine de forte. Asupra unui corp care cade in aer, pe langa forta de atractie gravitationala, actioneaza o forta de sens contrar fortei gravitationale, opusa caderii corpului si care poarta denumirea forta de rezistenta la inaintare (Fx). Aceasta este dependenta de urmatorii factori:

- densitatea aerului " ρ " care modifica valoarea rezistentei la inaintare in mod direct (daca densitatea creste atunci creste si R);

- viteza de cadere a corpului (V) in sensul cresterii fortei de rezistenta la inaintare odata cu cresterea vitezei de coborare;

- dimensiunile corpului, in sensul cresterii rezistentei la inaintare pe masura cresterii suprafetei (S) a corpului care se opune curentului de aer;

- forma si starea suprafetei corpului, printr-un coeficient adimensional (Cx) - rugozitatea sau finetea materialului.

Densitatea aerului. Aerul  este un amestec de gaze cu proprietati diferite care au influenta asupra parasutistului in cadere libera si in coborare cu parasuta deschisa.

presiunea atmosferica = 760 mm Hg

ρ = 0,125 kgf s²/m⁴

t = 15 ⁰C

Deoarece aerul are greutate, densitate si presiune bine definite orice corp care se misca in aer este supus la rezistenta aerului. In timpul deplasarii corpului prin aer acesta disloca moleculele de aer ce-l intampina. Corpul se freaca de acestea antrenand dupa el o parte din ele. Pentru a le antrena dupa el corpul trebuie sa depuna o munca. Aceasta reprezinta produsul dintre rezistenta aerului si spatiul parcurs de corp.

Marimea rezistentei aerului depinde de:

Viteza de deplasare Rezistenta aerului creste proportional cu patratul vitezei.

Ex.:         daca V=0 m/s atunci R=0 kgf

daca V=2 m/s atunci R=4 kgf

daca V=4 m/s atunci R=16 kgf

Rezistenta creste direct proportional cu densitatea aerului.

daca ρ=10% atunci R>10%

Suprafata corpului Rezistenta creste direct proportional cu suprafata.

Ex.:         daca S=1 mē atunci R=1 kgf

daca S=2 mē atunci R=2 kgf

daca S=4 mē atunci R=4 kgf

Forma si starea suprafetei. Rezistenta depinde de duritatea si rugozitatea suprafetei.

Pe masura accelerarii caderii corpului in aer sub actiunea fortei gravitationale (g=9,81 m/ sē), forta de rezistenta la inaintare creste pana intr-un anumit moment in care acesta echilibreaza forta gravitationala. Din acest moment, asupra corpului actioneaza doua forte egale si de sens contrar, care-i intretin miscarea cu o viteza constanta numita viteza limita (Vlim).

Acest fenomen sta la baza descoperirii parasutei deoarece alegand o anumita suprafata opusa curentului de aer, se poate micsora viteza limita pana cand aceasta sa nu mai fie periculoasa pentru parasutist (considerand corpul care se misca in aer format din sistem parasuta + parasutist).

Din momentul parasirii aeronavei pana la aterizare, se pot evidentia anumite faze prin care trece succesiv complexul parasuta-parasutist:

a)      Cadere libera

b)      Coborare cu parasuta deschisa

c)      Aterizarea

In functie de modul in care actioneaza fortele aerodinamice asupra corpului in cadere, acesta se va afla in anumite stadii de echilibru.

1.2. DIRECTIA SI VITEZA IN CADEREA LIBERA

La parasirea bordului aeronavei aflate in zbor orizontal, miscarea parasutistului in cadere libera se efectueaza pe o traiectorie curba, in plan vertical, sub actiunea fortelor de rezistenta la inaintare, de inertie si a acceleratiei gravitationale.

Pe masura caderii parasutistului, ponderea fortei de inertie scade datorita componentei orizontale a fortei de rezistenta la inaintare pana la anularea reciproca, corpul continuand caderea numai pe directie verticala. Viteza de cadere creste cu cat timpul de cadere este mai mare. Dupa un anumit timp de cadere parasutistul ajunge la o valoare a vitezei (viteza limita in cadere libera) care se pastreaza constanta atat timp cat pozitia de coborare ramane neschimbata, moment in care cele doua forte Fx si G devin egale si de sens contrar.

Referat: Gestionarea depozitelor de grasime - trei meniuri care ard kilogramele in plus Eseu: Procesul de fabricare al sucurilor in cutie

Se ajunge la viteza limita dupa o cadere de aproximativ 10 secunde. In acest timp parasutistul parcurgand aproximativ 300 m. Atat timp cat parasutistul isi mentine un stil corect de  cadere (simetric) distributia fortelor ce actioneaza asupra acestuia sunt regulate si caderea este stabila. In cazul modificarii distributiei de forte datorata unui stil neechilibrat (nesimetric, ex. scoaterea unei maini in lateral) acesta intra intr-o miscare dezordonata; rotire sau rostogolire, controlata sau necontrolata. Cand miscarea corpului este controlata de parasutist, prin provocarea unor astfel de dezechilibrari de forte, se realizeaza figurile componente ale gamei de acrobatie.

1.3.MOMENTE AERODINAMICE

Cunoscand centrul de greutate (G) al parasutistului drept origine a unui sistem de 3 axe vom observa urmatoarele: datorita fortelor aerodinamice care actioneaza asupra parasutistului in cadere (corp, maini si picioare) vor apare momente aerodinamice ce vor roti parasutistul in jurul celor trei axe. Aceste miscari se obtin in urma schimbarii (controlate sau necontrolate) a bratelor si picioarelor.

1. Momentul de ruliu  are loc in jurul axului longitudinal xx' cunoscut si sub denumirea de tonou. Acest moment aerodinamic se obtine prin lipirea de corp a unuia dintre brate si intinderea picioarelor.
2. Momentul de tangaj are loc in axul transversal yy'. Acest moment se obtine atunci cand dintr-un stil simetric mainile se intind. Pozitia corpului se va schimba, se va ridica. Daca in urmatorul moment parasutistul trage coatele spre bazin, pozitia corpului se va schimba avand o pozitie cu capul inclinat in jos. Repetarea acestor miscari intermitent, duce la balansarea corpului fata - spate creand momentul de tangaj. Prin executarea unei rotiri controlate de 360⁰ in jurul axului transversal yy' obtinem figura acrobatica denumita looping.
3. Momentul de giratie are loc in jurul axei zz' si este cunoscut sub denumirea de viraj. Virajul se obtine prin inclinarea ambelor brate sau a palmelor in aceeasi directie, in urma careia parasutistul obtine rotiri stanga sau dreapta. Un viraj consta prin rotirea completa a corpului plecand de la un punct fix, 360⁰. Daca aceasta rotire nu este oprita ea se accelereaza odata cu caderea aparand momentul de vrie, foarte periculos atat timp cat nu este controlat.

.CADEREA LIBERA

Este timpul scurs de la parasirea avionului pana la deschiderea parasutei. Pentru o cadere libera stabila, este necesar ca parasutistul sa cada intr-un stil care sa-i asigure o simetrie perfecta a corpului. Pentru stabilitatea caderii, in special la  incepatori, stilul cel mai indicat este cel clasic. Stabilitatea caderii este influentata de pozitia centrului de presiune fata de centrul de greutate.

Daca cele doua centre corespund, echilibrul va fi indiferent.

Daca centrul de greutate este deasupra centrului de presiune, echilibrul este instabil.

Daca centrul de greutate este dedesuptul centrului de presiune, echilibrul este stabil.

1.5. STILURI DE CADERE

Viteza de cadere se poate mari sau micsora in functie de pozitia corpului. Astfel se cunosc patru stiluri de baza:

1.5.1. Stilul clasic se obtine astfel:

sportivul este orientat cu fata in jos;

picioarele indoite de la genunchi;

mainile desfacute la inaltimea umerilor si indoite din cot;

Miscarea unui corp este stabila daca in timpul deplasarii, corpul isi mentine pozitia initiala. Pentru echilibrul stabil a unui corp suspendat, centrul de greutate al acestuia trebuie sa fie situat sub punctul de sprijin. In cadere libera parasutistul se sprijina pe masa de aer. De aceea miscarea lui nu va fi stabila decat atunci cand centrul de presiune va fi situat deasupra centrului de greutate. Aceasta conditie esentiala este indeplinita numai atunci cand, parasutistul, ia anumite pozitii stabile de cadere, in care este asigurata scurgerea simetrica a aerului in jurul corpului. In functie de configuratia fizica a fiecarui sportiv, acesta isi va alege stilul optim. Cand parasutistul ajunge ca pe toata durata caderii libere sa-si mentina cu siguranta stilul de cadere, va putea trece apoi la adoptarea altor stiluri mai putin stabile si cu viteze mai mari in vederea executarii unor figuri acrobatice.

1.5.2. Stilul grupat :

cu coloana incovoiata si barbia in piept;

genunchii trasi la piept usor desfacuti (la nivelul umerilor);

mainile langa corp, indoite din cot;

Din aceasta pozitie se executa gama de acrobatie. Parasutistul ajunge la o viteza critica la aproximativ 12 - 15 secunde pentru 2000 m.

1.5.3. Stilul sageata este folosit in vederea obtinerii unei viteze mai mari de cadere sau pentru corectarea unor abateri, deviatii in cadrul lansarilor de inaltimi mai mari (acrobatie). Viteza de cadere a acestui stil poate ajunge pana 55 m/s, iar pozitia este cu mainile si picioarele intinse si desfacute in V.

1.5.4. Stilul picatura (in cap) folosit de de performanta in vederea atingerii unei viteze maxime pentru lucrul in salturile de acrobatie si LRCL. Viteza atinsa este de aproximativ 60 m/s.