Giải mã tốc độ âm thanh của một vận động viên nhảy dù người Áo

• Thế giới động vật
• 2020-07-13

Felix Baumgartner đã nhảy từ độ cao 39 km. Video: YouTube. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Munich ở Đức đã kết luận rằng người lính nhảy dù người Áo, Felix Baumgartner (Felix Baumgartner) đang thực hiện một cú rơi tự do từ 39 km vào ngày 14 tháng 10 năm 2012 Sau khi phá vỡ rào cản âm thanh và hạ cánh an toàn gần đó trong 9 phút, Roswell, New Mexico, Hoa Kỳ. Trong lần nhảy này, Baumgartner đạt tốc độ giảm dần lên tới 1357,6 km / h, nhanh hơn tốc độ âm thanh (1235 km / h), trở thành nơi đầu tiên phá vỡ tốc độ âm thanh sau 34 giây rơi tự do.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) ở Đức đã phân tích các đặc điểm thủy động lực học của bước nhảy của anh ấy. Họ phát hiện ra rằng quần áo của Baumgartner không trơn tru khi anh nhảy lên, điều này giúp giảm lực cản khí động học để đẩy nhanh mùa thu. Theo báo cáo “Khoa học hàng ngày”, thông thường, khi vật thể tiếp cận hàng rào âm thanh, điện trở sẽ tăng lên.

Do hình dạng bất thường của quần áo và ba lô bảo hộ, tốc độ tối đa của Baumgartner đạt 1357,6 km / h, ngay cả khi có một vật thể rơi xuống, nó cao hơn dự đoán của các nhà khoa học.

Felix Baumgartner (Felix Baumgartner) sắp nhảy. Nhiếp ảnh: WordPress .

Giáo sư Ulrich Walter, Giám đốc Cục Hàng không TUM, tin rằng hồ sơ nhảy dù của Baumgartner là một cơ hội duy nhất để nghiên cứu làm thế nào để rơi ra khỏi những vật thể không quá trơn tru. . Giáo sư Walter cho biết: Trước đây, không ai biết rằng các nếp gấp của quần áo bảo hộ và bề mặt gồ ghề như ba lô Baumgartner sẽ ảnh hưởng đến động lực học chất lỏng. Giáo sư Khoa học của nhóm nghiên cứu Walter nói rằng bất ngờ đầu tiên xảy ra gần như ngay lập tức sau khi hạ cánh của. “Tính toán của chúng tôi dựa trên động lực học chất lỏng của các vật thể trơn tru cho thấy Baumgartner cần phải nhảy qua hàng rào âm thanh từ độ cao khoảng 37 km, có nghĩa là tốc độ 1200 km mỗi giờ hoặc Mach 1. Nhưng thực tế, Baum Giáo sư Gartner Walter nói rằng tốc độ của nó đạt tới tốc độ cao hơn nhiều so với Mach 1.25.

Sử dụng thông tin thu thập được về áp suất khí quyển, nhiệt độ, tốc độ suy giảm và Baumgartner trong mỗi chuỗi thời gian Với dữ liệu về tiềm năng trong không khí, lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu tính khí động học của các vật thể có hình dạng kém mịn hơn ở tốc độ cực cao. Ở tốc độ từ Mach 0,7 đến Mach 1,3 (864-1,605 km / h), không khí xung quanh vật thể chuyển động không còn đàn hồi và phản ứng kém linh hoạt. Sóng xung kích được hình thành, gây nhiễu loạn. Chất bị xáo trộn này hấp thụ năng lượng , Tăng sức cản không khí ở tốc độ gần với tốc độ âm thanh. Trong một số điều kiện nhất định, bề mặt kém mịn có thể làm giảm sức cản của không khí, bởi vì nếu có dấu vân tay nhỏ trên bề mặt quả bóng golf, quả bóng golf sẽ bay nhanh hơn. Trong phân tích, Giáo sư Walter ban đầu thiết lập một nền tảng toán học để tính toán trực tiếp dựa trên dữ liệu đo được, ông có thể xác định sức cản không khí của các vật thể có hình dạng bất kỳ, và theo đó xác định hệ số lực cản và khí động học .- “Chúng tôi rất ngạc nhiên về kết quả. Mặc dù hệ số lực cản của khối trơn liên tục tăng từ Mach 0,6 lên Mach 1,1 (740-1.358 km / h), nhưng hệ số kháng của Baumgartner gần như không thay đổi khi nó rơi xuống, điều đó có nghĩa là hàng rào cách âm hầu như không tạo ra bất kỳ lực cản bổ sung nào. Hiệu suất khí động học ở tốc độ cận âm “, thành viên nhóm nghiên cứu Markus Gürster nói.