Paraşüt Açıldığında Hız Neden Azalır?
Soru: Paraşüt açıldığında paraşütçünün hızı neden azalır?
Kısa Cevap: Paraşütün açılması hava direncini artırır. Yukarı yönlü direnç kuvveti ağırlıktan büyük olduğunda aşağı doğru düşen paraşütçü yavaşlar.
Detaylı Cevap: Açılan paraşüt, hava akışına karşı daha büyük bir etkili alan oluşturur. Böylece sistem üzerindeki hava direnci büyür. Düşey iniş modelinde yavaşlama boyunca net kuvvet ve ivme yukarı yönlüdür. Paraşütçü aşağı hareket etmeye devam ederken sürati azalır; sonunda kuvvetlerin dengelendiği daha küçük bir limit hıza yaklaşır.
Paraşüt Nasıl Yavaşlatır?
Paraşüt kubbesi açılıp havayla dolduğunda paraşütçünün havayla etkileşimi değişir. Geniş kubbe, hava direncinden yararlanarak düşme süratini sınırlar. Bu etki, paraşütün hem insanları hem de uygun yükleri daha yavaş indirmek için kullanılmasını sağlar.
Direnç kuvveti, cismin havaya göre süratine, biçimine, etkili kesit alanına ve ortamın yoğunluğuna bağlıdır. Bu değişkenler hava direncinin nelere bağlı olduğunu açıklarken birlikte değerlendirilir.
Yavaşlama Sırasında Net Kuvvet Hangi Yöndedir?
Paraşütçü ve ekipmanı tek bir sistem olarak ele alınsın. Durgun havada düşey iniş için havanın kaldırma kuvveti ihmal edildiğinde ağırlık aşağı, hava direnci yukarı yönlüdür.
Hava direnci ağırlıktan büyükse net kuvvet yukarı yönlüdür. Paraşütçünün hızı aşağı yönlü olduğundan bu kuvvet onun süratini azaltır. Dolayısıyla yukarı yönlü ivme, paraşütçünün mutlaka yukarı hareket ettiği anlamına gelmez.
Paraşüt açılması sırasında sistemin ağırlığının azalması gerekmez. Yavaşlamayı sağlayan etki, hava direncinin artmasıdır.
Yeni Limit Hız Nasıl Oluşur?
Paraşüt açıldıktan sonra sürat küçüldükçe hava direnci de azalır. Direnç kuvveti ağırlığı dengelediğinde net kuvvet sıfır olur. Böylece sistem, açılmadan önceki durumuna göre daha düşük bir limit hızla inmeye devam edebilir.
Bu aşamaların hız-zaman grafiği üzerinden nasıl yorumlandığını görmek için paraşütçünün hareketi ve limit hız alıştırmaları incelenebilir.
Örnek Soru ve Çözümü
Soru: Aşağı doğru inen paraşütçü ve ekipmanının toplam kütlesi 60 kg’dır. Sisteme yukarı yönlü 900 N hava direnci etki etmektedir. g = 10 m/s2 olduğuna göre ivmenin büyüklüğü ve yönü nedir? Havanın kaldırma kuvvetini ihmal ediniz.
Kısa Cevap: İvme yukarı yönlü 5 m/s2 olur.
Çözüm: Sistemin ağırlığı G = 60 × 10 = 600 N’dur. Yukarı yön pozitif alınırsa net kuvvet Fnet = 900 − 600 = 300 N bulunur. Newton’ın ikinci yasasına göre a = 300 / 60 = 5 m/s2 olur. İvme hareket yönüne zıt olduğu için paraşütçü yavaşlar.
Modelin kapsamı: Bu açıklama düşey inişi ele alır. Kanat biçimli modern paraşütlerde ileri hareket ve kaldırma kuvveti de ayrıntılı hareket analizine katılır.
Diğer soruların açıklamalı çözümleri için 11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Cevapları sayfasını ziyaret edebilirsiniz.