跳伞时并不是一直漂浮,而是一个较为复杂的过程:
初始阶段
- 加速下降
跳伞者从飞机上跳出后,在初始阶段,主要受到重力作用,重力大于空气阻力,此时会以大约9.8m/s²的加速度加速下降,这是因为空气阻力与物体运动速度的平方成正比,刚跳出时速度较小,空气阻力相对较小,不足以平衡重力。
- 空气阻力逐渐增大
- 随着下降速度不断增加,空气阻力也逐渐增大,根据公式(F{阻}=C\times\frac{1}{2}\rho v^{2}S)(F{阻})是空气阻力,(C)是空气阻力系数,(\rho)是空气密度,(v)是物体运动速度,(S)是物体迎风面积),速度(v)增大,空气阻力(F_{阻})会迅速增大。
稳定下降阶段(类似“漂浮”感产生阶段)
- 阻力与重力平衡
- 当空气阻力增大到与重力相等时,跳伞者就会进入稳定下降阶段,跳伞者所受合力为零,根据牛顿第二定律(F = ma)((F)是合力,(m)是物体质量,(a)是加速度),加速度(a = 0),跳伞者将以一个稳定的速度下降,这个速度被称为终端速度。
- 不同的跳伞装备和姿势会影响终端速度的大小,普通跳伞者在正常姿势下的终端速度大约在50 - 60m/s左右,在这个阶段,跳伞者会感觉自己像是在“漂浮”,因为下降速度相对稳定,没有明显的加速感,而且周围的空气快速流过,会给人一种在空中相对静止的错觉。
- 姿态调整影响下降状态
跳伞者还可以通过调整身体姿态来改变下降速度和方向,张开四肢可以增大迎风面积,从而增加空气阻力,使下降速度变慢;收紧身体则会减小迎风面积,下降速度会相应加快,通过合理调整姿态,跳伞者可以更好地控制下降过程,享受在空中的体验。
接近地面阶段
- 减速
在接近地面一定高度时,跳伞者通常会打开降落伞,降落伞的面积比跳伞者自身的迎风面积大很多,打开后会大大增加空气阻力,使下降速度迅速减小,降落伞打开后,下降速度可能会降低到每秒几米甚至更低。
- 安全着陆
随着下降速度的降低,跳伞者最终安全着陆,整个跳伞过程中,从最初的加速下降到稳定下降阶段的“漂浮”感,再到最后借助降落伞减速着陆,是一个完整的过程。
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