Die Physik der erste Überschall Skydive

Eine österreichische Draufgänger rüstet sich für den weltweit höchsten am Montag (Okt. 8) skydive, ein hoch fliegenden Sprung von 23 Meilen über der Erde, die verspricht, mehr als einen Rekord zu brechen, wenn alles nach Plan verläuft.

Erfahrene Fallschirmspringer Felix Baumgartner, 43, wird den Sprung zu machen dabei die erste Person überhaupt, zum freien Fall schneller als die Schallgeschwindigkeit. Seinem Fallschirmsprung werden auch den höchsten jemals, superceding einen Rekord von mehr als 3 Meilen (5 Kilometer) 1960 durch die US Air Force Captain Joe Kittinger gesetzt.

Aber was ist die Physik dieser Situation?

Ein heliumgefüllten Ballon hebt Baumgartner, sitzen in einer speziell angefertigten Kapsel auf eine Höhe von 120.000 36.576 Metern. In dieser Höhe, die in den oberen Rängen der Stratosphäre registriert, ist die Atmosphäre eine bloße Andeutung seines Meeresspiegel selbst, übt einen Druck von weniger als 0,5 Prozent seines Wertes in Bodennähe. Auch wenn nach und nach gewöhnt, können Menschen nicht überleben lange über 26.000 Fuß ohne ein Sauerstofftank, so einen viel höheren Baumgartner auf jeden Fall zusätzlichen Sauerstoff benötigen.

Wenn die Fallschirmspringer Schritte aus seiner Kapsel und stürzt ins Leere, er für ca. 30 Sekunden vor dem Erreichen seiner Peak-Geschwindigkeit zu beschleunigen werde, erklärt Michael Weissman, ein Physiker an der University of Illinois at Urbana-Champaign. Weissman schätzt, dass Baumgartner Geschwindigkeit knapp über dem Meeresspiegel Schallgeschwindigkeit, max wird die ca. 760 pro Stunde (1.225 Kilometer pro Stunde Meilen).

Baumgartner stoppt Beschleunigung wegen Kollisionen mit Luftmolekülen. "Widerstandskraft" genannt, lehnt den Luftwiderstand eines fallenden Körpers Abwärtsbewegung, der nach unten gerichtete Kraft von Schwerkraft entgegenzuwirken, indem man den Körper nach oben. Je schneller fällt der Körper, desto größer den Luftwiderstand es erlebt, und so auf eine bestimmte maximale Geschwindigkeit, genannt die Endgeschwindigkeit die Drag zwingen wird gleich und entgegengesetzt der gravitativen Kraft. Mit den zwei Kräften ausgeglichen beschleunigt der Körper nicht mehr.

Unter normalen Umständen bedeutet Endgeschwindigkeit zu erreichen, anschließend die Geschwindigkeit bleibt konstant, aber das ist nur richtig, wenn externe Kräfte konstant bleiben. Bei dieser Fallschirmsprung erklärt den Physiker, den Louis Bloomfield von der University of Virginia, der umgebenden Atmosphäre dramatisch verdichtet wie Baumgartner fällt, die aufwärts Kraft, die auf ihn durch die Luft kontinuierlich ziehen erhöht. Infolgedessen sinkt die lokalen Endgeschwindigkeit als seine Höhe fällt. [Infografik: Erde Atmosphäre von oben nach unten]

"Als er absteigt, die lokalen Endgeschwindigkeit verringert und so er verlangsamt sich allmählich bis er erreicht die 100-200 km/h in der Nähe-Meereshöhe Fallschirmspringen," sagte Bloomfield die Geheimnisse des Lebens wenig.

An diesem Punkt tritt Baumgartner in sicheren Gewässern: Herbst verwandelt sich in eine normale Fallschirmsprung. Aber was passiert mit seinem Körper davor, wie er durch die Stratosphäre mit der Schallgeschwindigkeit stürzt?

Einerseits wird eine Schockwelle, auch bekannt als ein Überschallknall nach Bloomfield, seinen Körper umhüllen. "Er mit dem Gas so schnell, dass es nicht aus dem Weg fließen kann, weil sie nicht effektiv wissen, daß er kommt Kollision sein werde," sagte er. [Sehen Sie ein Überschallknall?]

Zweitens werden diese High-Speed-Kollisionen mit der Luft eine riesige Menge an Wärme erzeugen.

"Wenn er in der Nähe der Höchstgeschwindigkeit ist, fast alle die potenzielle Energie verliert er [aus] fallen in Wärme umgewandelt wird," sagte Weissman. Wenn er und sein Anzug zusammen in der Nähe von 220 Pfund (110 kg) wiegen, werde er rund 300 Kilowatt Wärme produzieren, wenn sonic Geschwindigkeiten fallen.

"Wenn die Wärme in der Fallschirmspringer einfach entsorgt wurde, er fast 1 Grad Celsius [1,8 Grad Celsius] pro Sekunde, die schnell tödlich sein würde, Wärme würde", sagte er. "Natürlich ist die meisten, dass Wärme in die Atmosphäre, aber es klingt nicht wie eine gute Idee, um das Äquivalent von 200 Hochleistungs-Haartrockner für sehr lange ohne gewissen Schutz sein."

Angenommen, Baumgartner Anzug bietet den Schutz, die, den er braucht, sollte er den Sturz zu überleben. Aber Weissman darauf hingewiesen, dass der Akt der macht diese Annahme schlägt vor, dass dieser Trick ist gefährlich. "Als Faustregel, ich würde sagen, dass alles extremen und besondere Gefahren," sagte er. "In diesem Fall die lange Periode abhängig von Sauerstoff und Wärme Schutz vor der Anzug wirft Probleme, die nicht von einer gewöhnlichen Fallschirmspringer." Das heißt, gibt es mehr "vorausgesetzt" hier erforderlich."

Wenn Baumgartner überhaupt gesorgt wird, zeigt er es nicht. "Ich fühle mich wie ein Tiger in einem Käfig raus warten", sagte er in einer Erklärung.

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