Frage:
Kann ein Fallschirmspringer auf einer großen Rutsche landen und überleben?
MegaMark
2015-08-13 21:19:02 UTC
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Skydiver falling parallel to the top of the slide at 90 degrees

Bitte verzeihen Sie meinen Mangel an künstlerischen Fähigkeiten, aber hier ist meine Frage: Bedenken Sie, dass ein Fallschirmspringer ohne seinen Fallschirm genau parallel zu a fallen sollte Riesen gekrümmter Schlitten, der bei $ 90 \, ^ \ circ $ senkrecht zum Boden beginnt und sich allmählich krümmt, bis er parallel zum Boden ist. Kann er überleben?

Mein Denken sagt mir, dass ich es tun würde, wenn ich oben auf der Folie stehen und nach unten rutschen würde, um Kontakt mit der Folie zu halten (wenn die Oberseite der Folie hoch genug wäre ) erreichen schließlich eine fast Endgeschwindigkeit, aber wenn sich der Schlitten zu krümmen beginnt, würde ich eine Zunahme der G-Kraft und Reibung spüren, aber keinen Aufprall und würde somit überleben

Wenn ich also direkt über die Folie springen würde, da ich genug Zeit hätte, mich so einzustellen, dass sie perfekt auf die Folie ausgerichtet ist, wenn sie flach wird (oder noch besser, wenn ich es bin) Wenn mein Körper oder ein Teil meines Körpers die Folie abkratzt, ist der Aufprall, wenn sich die Folie von 90 Grad auf 89 Grad bewegt, weich genug, um zu überleben - und so weiter, bis ich tatsächlich rutsche und nicht mehr mit der Folie fallen.

Siehe auch: [Skispringen] (https://en.wikipedia.org/wiki/Ski_jumping).
Verwandte: http://physics.stackexchange.com/q/47149/2451
[Dies ist geschehen] (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ivan_Chisov)
Wenn die Steigung nicht allmählich genug ist und die Rutsche nicht rutschig genug ist, kann sie [Feuer fangen] (https://40.media.tumblr.com/77f7f4573bf18e1c78073ad976ceb52c/tumblr_mfh9ouc0Gy1qe31lco1_r1_540.jpg).
Sechs antworten:
Steeven
2015-08-13 21:42:47 UTC
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Die Antwort lautet Ja und Sie denken richtig.

Sie versuchen, zwischen Auswirkung und Gleiten auf einer Kurve zu unterscheiden . Tatsächlich ist der Aufprall nur eine plötzliche große Kraft, während eine gekrümmte (ei kreisförmige) Bewegung in ähnlicher Weise eine Kraft ausübt, die nur viel kleiner ist, aber auch über einen längeren Zeitraum.

enter image description here

Quelle

Der Schlüssel zum Überleben eines Sturzes besteht darin, die Kraft zu reduzieren auf Ihren Körper bei "Aufprall". Ein Kissen macht das. Ein gekrümmter Schlitten macht das. Und beide tun dies, indem sie die Aufpralldauer verlängern. Denken Sie an das erste Newtons 2. Gesetz:

$$ \ sum \ vec F = \ frac {d \ vec p} {dt} \ ca. \ frac {\ Delta \ vec p} {\ Delta t} $$ span>

Kleinerer Impuls $ \ ändern Delta \ vec p $ span> (das wäre eine geringere Geschwindigkeit oder ein leichter Fallschirmspringer) oder eine längere Dauer $ \ Delta t $ span> reduzieren die Gesamtkraft. Ein weiches Material wie eine Matratze verlängert $ \ Delta t $ span>. Und eine gekrümmte Folie bewirkt, wie Sie es selbst erklären, eine Änderung des Impulses über einen viel längeren Zeitraum.

Was genau bringt dich um?Ich habe das nie verstanden.Ist die maximale Kraft bei dieser Art von Aufprall?
@Dargscisyhp Es ist tatsächlich so, dass beim Aufprall verschiedene Körperteile unterschiedlich beschleunigt werden.Stellen wir uns (grausam) vor, dass Sie zuerst mit $ 50 {\ rm m \, s ^ {- 1}} $ Fuß auf dem Boden aufschlagen.Die Fußsohlen schlagen zuerst und werden schnell verlangsamt.Aber es gibt keine Verlangsamungskraft auf den Rest Ihres Körpers, abgesehen von der, die nach oben übertragen wird.Für einen Moment bewegt sich der Rest Ihres Körpers auf Ihre Füße zu und Ihre Schienbeine drücken sich zurück, weil sie nirgendwo hingehen können.Abhängig von den elastischen Konstanten bedeutet dies, dass es enorme Druckspannungen gibt, wenn die Schienbeine ihre ...
@Dargscisyhp ... Verzögerungskraft.Sie geben nach und werden zerquetscht.Ebenso bekommen wir Spannungen im Bindegewebe, wenn die Kraft nach oben übertragen wird;Denken Sie daran, dass es das Körpergewebe ist und nichts anderes die Körperteile über diesem Gewebe verlangsamt.Vergleichen Sie dies mit dem Fall, in dem Sie sich vorstellen, dass der gesamte Körper mit einer Ladungsdichte genau proportional zur Massendichte elektrisch geladen ist.Dann beschleunigen Sie den Körper mit einem satten elektrischen Feld.In diesem Fall werden * alle * Körperteile immer genau gleich schnell beschleunigt und es besteht kein Stress zwischen ...
@Dargscisyhp zwei beliebige Körperteile.Mit diesem Setup können Sie beliebig schnell beschleunigen und fühlen sich nicht ungewöhnlich.
@Dargscisyhp Siehe mein Follow-up [Frage und Antwort hier] (http://physics.stackexchange.com/q/200268/26076)
@WetSavannaAnimal alias Rod Vance Die gleichmäßige Beschleunigung wurde als Plotgerät in Greg Bears Amboss der Sterne verwendet, wo die Insassen eines Sternenschiffes es bei Null-G, Beschleunigung und Unfällen verwenden.
@callisto Auch meiner Tochter zufolge kann das persönliche Handwerk von Kaiser Palpatine mit 1600 g beschleunigt werden, so dass zum Überleben menschliche Insassen so etwas wie den elektrostatischen Antrieb benötigen würden.
@WetSavannaAnimalakaRodVance: Ich denke nicht, dass die letzte Aussage richtig ist.Wenn es so wäre, müssten Astronauten kein strenges Training absolvieren, um die hohe (aber gleichmäßige und langsam zunehmende) Beschleunigung eines Raumfahrzeugs zu überleben.
Mein Lieblingsbeispiel für dieses Prinzip ist das Herunterfallen eines Gebäudes mit dem Aufzug.
@BlueRaja-DannyPflughoeft Dieses Phänomen, von dem Sie sprechen, ist der gleiche Grund, warum es Ihnen schwer fallen würde, auf der Oberfläche eines felsigen Planeten mit einem Gravitationsfeld von 20 g $ zu überleben: Es gibt nur eine Kontaktfläche zwischen Ihnen und der Oberfläche des Planeten (oder zwischen ihnen)Sie und der Sitz in einem Raumschiff).Der Boden drückt auf dieser Oberfläche nach oben, und dann wird der Rest des Körpers durch Kräfte beschleunigt, die * durch * den Körper übertragen werden und zunehmen, bis sich der gesamte Körper zusammen bewegt.Der Körper ist also wieder in einem Zustand der Belastung - Sie werden gegen die Oberfläche / den Sitz gedrückt.In meinem ...
@BlueRaja-DannyPflughoeft ... Beispiel für einen elektrostatischen Antrieb: Die Kraft wird über das gesamte Körpervolumen mit einer Kraftdichte proportional zur Massendichte übertragen. Dies ist also die gleiche Situation wie beim freien Fall in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld oder mindestens einem Feld ohne signifikante GezeitenAuswirkungen auf das Ausmaß Ihres Körpers.Bei Raumfahrzeugen mit 10 g $ (das Schlimmste ist beim Wiedereintritt und wenn das Raumschiff durch die Luft heftig abgebremst wird) gibt es keinen plötzlichen Ruck und keine Blutergüsse, aber das Herz hat Schwierigkeiten, Blut gegen diesen Stresszustand zu pumpeninduziert durch eine annähernd gleichmäßige Beschleunigung.
John Rennie
2015-08-13 21:35:32 UTC
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Machen wir uns das Leben leichter, indem wir annehmen, dass die Folie ein Kreisbogen ist:

Slide

Wir nehmen auch die Folie an besteht aus etwas mit sehr geringer Reibung, so dass der Fallschirmspringer rundum eine konstante Geschwindigkeit $ v $ beibehält. Der Grund, warum die Verwendung eines Kreisbogens das Leben leichter macht, ist, dass die vom Fallschirmspringer empfundene Beschleunigung einfach ist:

$$ a = \ frac {v ^ 2} {r} $$

wobei $ r $ der Radius des Kreises ist (die Länge der gepunkteten Linien im Diagramm). Die Beschleunigung wird durch den roten Pfeil angezeigt und zeigt immer zum Mittelpunkt des Kreises.

Nehmen wir an, dass die Endgeschwindigkeit des Fallschirmspringers 50 m / s beträgt, und nehmen wir an, dass sie eine Beschleunigung von überleben können 10 $ g $ (98,1 m / s $ ^ 2 $). Wenn wir die Gleichung neu anordnen, um zu erhalten:

$$ r = \ frac {v ^ 2} {a} $$

, müsste die Folie einen Radius haben, um dies zu erreichen von 25m, was eigentlich ganz vernünftig ist.

In der Praxis würde es natürlich ein paar Probleme geben. Sie müssten genau an der richtigen Stelle oben auf der Rutsche landen, und nachdem Sie die Rutsche verlassen haben, fahren Sie immer noch mit 50 m / s, aber horizontal und nicht vertikal.

+1 für deine Erklärung ... +1 weil deine Zeichnung so viel besser ist als meine XD Danke!
@MegaMark: Ich verwende [Google Draw] (https://www.google.co.uk/docs/about/), um die Diagramme zu erstellen.Es ist gut für einfache Diagramme wie dieses und kostenlos!:-)
Ich denke nicht, dass ein Kreis die optimale Form ist.Sie möchten eher eine Exponentialkurve verwenden, um den Fallschirmspringer mit einer konstanten Geschwindigkeit abzubremsen, während seine Geschwindigkeit abnimmt.
@Schwern es kommt darauf an - "optimal für was?".Es besteht eine gute Chance, dass die kreisförmige Flugbahn die Höhe der Struktur minimiert, mit der Sie den Sturz abfedern: Da für die Verzögerung eine um eine Größenordnung größere Entfernung erforderlich ist, um den Sturz zu stoppen, entscheiden Sie sich stattdessen dafür, die Geschwindigkeit in gewissem Sinne beizubehalten"all deine Beschleunigung" zeigt auf den besten Weg, um dieses Ziel zu erreichen.
@Schwern: wie Chris sagt, es kommt darauf an, was Sie erreichen wollen.Die Verwendung eines Kreises wandelt die vertikale Geschwindigkeit in die horizontale Geschwindigkeit mit der minimal möglichen Kraft auf den Fallschirmspringer um.Der Fallschirmspringer kann dann mit beliebiger Geschwindigkeit über die Landebahn (oder was auch immer) gleiten.Wenn das Ziel darin besteht, den Fallschirmspringer am Ende der Rutsche zur Ruhe zu bringen, haben Sie Recht, dass die Form der Rutsche anders wäre.Eigentlich wäre das eine ziemlich komplizierte Berechnung.
** "Sie müssten genau an der richtigen Stelle oben auf der Rutsche landen" ** Nur zur Veranschaulichung, wenn sich jemand dazu entschließt, dies zu versuchen und dabei etwa 100 Meter hohe Strukturen zu bauen!Ich denke, eine gute Lösung wäre ein ** schmaler "Trichterabschnitt" ** zusätzlich oben .. (an sich vielleicht ein oder zweihundert Meter hoch).Dies könnte die Zielfläche auf 10 m Durchmesser vergrößern.Ich denke, erreichbar von einem Top-Fallschirmspringer / Stuntperson.
Wenn Sie sich das vorstellen, wäre ein einseitiger "Trichter" (auf der "gegenüberliegenden" Seite des Fangkurvengeräts) wahrscheinlich am praktischsten und "am einfachsten" zu bauen.Taucher haben heutzutage eine ziemlich gute Kontrolle über den xz-Vektor, daher wäre es eher eine Frage der "Wand";es würde dich rüber schieben und dann würdest du perfekt auf die Oberseite des Kurvengeräts treffen und nach Bedarf auf das Kurvengerät zeigen.
Wie wäre es mit einem Halbkreis, gefolgt von einer kurzen vertikalen Wand, damit die Person auf der anderen Seite nach oben geschleudert wird?Die Höhe wäre viel geringer als der ursprüngliche Fall (aufgrund des Energieverlusts bei der Luftreibung bei Endgeschwindigkeit) und die Person könnte einfach zwischen den beiden Seiten schwingen, bis die gesamte Energie durch zusätzliche Reibung allmählich verloren gegangen wäre.
Achten Sie darauf, ein gutes Material auszuwählen, das an einem Punkt eine Tonne Kraft aufnehmen kann.Stellen Sie außerdem sicher, dass Ihr Schlitten gut abgestützt ist, da diese eine Tonne Kraft zunächst horizontal zeigt.
Schwern
2015-08-14 01:17:43 UTC
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Ich habe bei Burning Man eine viel kleinere Version davon heruntergeschoben. Paha'oha'o war ein 30 Fuß hohes Vulkankunstwerk, das Sie bestiegen und sich dann "geopfert" haben, indem Sie in eine Grube mit einer Rutsche gefallen sind, wie Sie es erwähnt haben. Der Tropfen verfügt über einen 10-Fuß-Freifall, der gerade ausreicht, um Ihnen den Atem zu rauben. Danach fängt Sie die vorsichtige Krümmung der Rutsche sanft ein und spuckt Sie horizontal aus ... ziemlich schnell. Safety Third!

Paha'oha'o at Burning Man 2014. Picture by The Modern Nomad Bild von The Modern Nomad

Es ist viel mehr Nachts einschüchternd, alle leuchten rot und Sie können nicht sehen, in was Sie fallen.

Ich war auch in Großbritannien auf diesen mit wahrscheinlich einer größeren Gesamthöhe.Ich war auch (vor vielen Jahren) in einer Wasserrutschenversion - sehr schnell, aber mit der gleichen Fangrampe unten.Natürlich sind Sie im Gegensatz zu den Fallschirmspringern nach ein paar Metern bei weitem nicht in der Nähe der Endgeschwindigkeit.
Maxim Umansky
2015-08-13 21:47:35 UTC
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Wahrscheinlich ist die Geschichte von Ivan Chisovs Überleben (siehe Ivan Chisov) dem, was Sie fragen, am nächsten, aber es gab mehrere ähnliche Fälle (siehe zum Beispiel 10 Amazing Free Fallüberlebende).

Cool.Aber ich denke nicht, dass die Frage ist, ob Ausreißerereignisse möglich sind, sondern ob sie so eingerichtet werden können, dass * die meisten, wenn nicht alle * Menschen, die korrekt auf einer großen Rutsche landen, überleben würden.
@MichaelMartinez Genau.
ChrisW
2015-08-14 04:25:40 UTC
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Bei einer Endgeschwindigkeit von 200 km / h scheint das Szenario dem Aussteigen aus einem Auto zu entsprechen, das mit 200 km / h fährt. In diesem Fall ist es nicht der Sturz (der auf die Straße trifft), der Sie tötet, sondern die Reibung (dh das Gleiten oder Stolpern entlang der Straße).

Es kann anfänglich ein Minimum an Reibung geben (wenn Sie fallen parallel zu einer vertikalen Wand), aber dies nimmt in Richtung einer Schwerkraft zu, wenn die Wand horizontal wird.

Es könnte funktionieren, wenn Sie die Zeit mit einer sehr langen, nahezu vertikalen Geschwindigkeit festlegen, um die Geschwindigkeit zu verringern ("Ausbluten" ist mehr als eine Metapher); Sie konnten nicht auf einem Schlitten landen (weil Sie den Schlitten mit 200 km / h getroffen hatten), aber vielleicht könnten Sie einen Schlitten (anstelle eines Fallschirms) mitbringen, wenn Sie fallen, z. an deinen Rücken gespannt und auf ihm landen; oder Ski oder Rollschuhe tragen.

Ich bin nicht sicher, ob ' Straßenausschlag' mit 200 km / h überlebensfähig ist.

Johns Antwort hat eine Rampe von 40 m, wenn Sie davon ausgehen, dass die gleiche Verzögerung 40 m zunehmenden Widerstands Sie sicher aufhalten kann.

Ich denke immer noch, dass das so "sicher" klingt, als würde man mit 200 von einem Motorrad steigen km / h und 40 m entlang der Straße gleiten - dh überhaupt nicht sicher. Vermutlich hat es bereits jemand versucht?

Ich vermute, was ist, wenn wir annehmen, dass der Fallschirmspringer kugelförmig ist und sich bereits dreht, wenn er die Wand berührt (um das Kratzen an der Wand zu minimieren)?

Nehmen Sie eine Kugel mit einem Radius von 1 m ( 2 m Durchmesser) an und nehmen Sie an, dass dies die Endgeschwindigkeit nicht ändert. Der Umfang ( 2 pi r ) beträgt 6 m bei 50 m / s , was 8 Umdrehungen pro Sekunde entspricht.

8 Umdrehungen pro Sekunde und ein 1 m Radius implizieren eine Zentrifugalkraft von etwa 250 g: Bei 250 g würde sich ihr Kopf von ihrem Hals trennen, nicht wahr?

Das Drehen wie ein menschlicher Zylinder mit einem Durchmesser von nur 1 m macht das noch schlimmer (dh die doppelte Zentrifugalkraft bis zu 500 g ): Sie könnten nicht. t Halten Sie Ihre Arme und Beine zusammen.

IMO müssen Sie sich in der Mitte einer großen Kugel befinden ( 20 m im Durchmesser wären 1 Umdrehung pro Sekunde, was nur 4 g Zentrifugalkraft bei 1 m von der Mitte entspricht) oder sich überhaupt nicht drehen, dh auf Rädern oder einem Schlitten landen.

zu Ihrem Punkt ... ein Fahrrad würde funktionieren, aber es stellt sein eigenes Problem dar, das Gleichgewicht durch die G-Kräfte und die Geschwindigkeit zu halten ... Wie wäre es mit einem Anzug, der die Reibung abschirmt? ... Praktisch gibt es eineViele Gründe, warum dies eine unglaubliche Leistung wäre ... Richten Sie sich im freien Fall auf die Rutsche aus und fallen Sie nicht von der Rutsche ab, solange sie noch so vertikal ist, dass selbst der Wind Sie seitwärts schieben und die G-Kräfte und die Reibung überleben könnte, und natürlich... irgendwann anhalten!
Vielleicht nicht irgendein Fahrrad, sondern es gibt mindestens ein Fahrrad, das 200 km / h schafft, ohne seine Reifen zu verlieren: https://www.google.fr/search?q=rocket%20bike
Offensichtlich muss etwas getan werden, um Sie zu verlangsamen, nachdem die Rampe Ihre Geschwindigkeit in horizontal umgewandelt hat.Johns Antwort hat eine Rampe von 40 m. Wenn Sie die gleiche Verzögerung annehmen, können 40 m zunehmender Widerstand Sie sicher aufhalten.
Gibt es einen Grund, warum die Rampe anhält, sobald sie horizontal ist?Aufwärtsbewegung kann sehr schnell Geschwindigkeit verlieren, indem kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt wird, und jegliche kinetische Energie, die in potentielle Energie umgewandelt wird, wird nicht in Wärme umgewandelt.
Eine Endgeschwindigkeit von 50 m / s entspricht einer Beschleunigung von etwa 5 Sekunden im Vakuum (vorausgesetzt, "g" hat einen Wert von "9,8 m / s / s");Um diese Geschwindigkeit wieder zu verlieren (ohne Reibung), müssten Sie etwa 120 m klettern (Formel lautet "0,5 * g * t * t").
Eine 200 km / h Rutsche über Asphalt ist nicht überlebensfähig.Eine 200 km / h Rutsche über ein nasses HDPE-Blatt sollte sein (obwohl Sie viel davon benötigen).
CR Drost
2015-08-13 21:31:18 UTC
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Ja. In der Tat ist es besser, sich vorzustellen, dass Sie in Richtung einer "Spur" springen, auf die Sie einen "Stuhl" schnallen können, und dann steckt der Stuhl auf der Spur fest. Die Beschleunigung, um Sie in einer Kreisbahn mit dem Radius $ R $ zu halten, beträgt nur $ v ^ 2 / R; $, wobei die Endgeschwindigkeit etwa $ v \ ca. 56 \ text {m / s} $ beträgt. Eine Beschleunigung von $ 1 ~ g $ wird sein erreicht durch einen Krümmungsradius von ungefähr $ 300 \ text {m}. $ Das ist ungefähr so ​​hoch wie ein bescheidener Wolkenkratzer (das Empire State Building ist meiner Meinung nach $ 400 \ text {m} $ oder so), aber Sie können ihn senken, wenn Sie Ich bin bereit, beispielsweise eine Beschleunigung von 2 g oder 4 g zu akzeptieren.

Das eigentliche Problem wird sein, dass Sie Ihren Stuhl auch bremsen müssen, sonst werden Sie still, wenn Sie auf den Boden kommen mit Endgeschwindigkeit fahren.

Wenn Sie sagen, dass ich "immer noch mit Endgeschwindigkeit fahren werde", gehe ich davon aus, dass Sie meinen, dass ich horizontal mit der Geschwindigkeit fahren werde, mit der ich ursprünglich gefallen bin, aber nicht mehr vertikal?
@MegaMark In der Tat.Ihre Beschleunigung teilt sich in zwei Komponenten auf, von denen eine senkrecht zu Ihrer Fahrweise zeigt, Ihre Richtung ändert, die andere parallel zu Ihrer Fahrweise zeigt, Sie beschleunigt oder verlangsamt.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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