Im wyżej jesteś podczas skoku, tym bardziej boli cię, gdy uderzasz o ziemię. Dzieje się tak, ponieważ grawitacja Ziemi stale przyspiesza cię w kierunku jej środka. Ale istnieje maksymalna prędkość, którą osiągasz, gdzie przyspieszenie ziemskiej grawitacji jest równoważone przez opór powietrza w atmosferze. Ta maksymalna prędkość nazywana jest prędkością końcową.
Prędkość końcowa zmienia się w zależności od masy spadającego obiektu, jego powierzchni i tego, przez co spada. Na przykład, piórko nie waży dużo i ma bardzo dużą powierzchnię dla powietrza podczas spadania. Dlatego jego prędkość końcowa jest znacznie wolniejsza niż kamienia o tej samej wadze. To dlatego mrówka może spaść z wysokiego budynku i wylądować bez szwanku, podczas gdy podobny upadek zabiłby Ciebie. Należy pamiętać, że proces ten zachodzi w każdym gazie lub płynie. Tak więc prędkość końcowa definiuje prędkość, z jaką kamień tonie, gdy wrzucisz go do wody.
Więc, powiedzmy, że jesteś skoczkiem spadochronowym wyskakującym z samolotu. Jaka jest największa prędkość jaką osiągniesz? Prędkość końcowa skoczka spadochronowego w pozycji swobodnego spadania, gdzie spada on brzuchem w kierunku Ziemi, wynosi około 195 km/h (122 mph). Można jednak znacznie zwiększyć prędkość poprzez skierowanie głowy w kierunku Ziemi – nurkując w kierunku ziemi. W tej pozycji prędkość skoczka wzrasta do ponad 400 km/h.
Światowy rekord prędkości w skokach spadochronowych należy do Josepha Kittingera, który był w stanie spadać z prędkością 988 km/h dzięki odpowiedniemu ułożeniu ciała i skokom na dużej wysokości, gdzie opór wiatru jest mniejszy.
Grawitacja Ziemi przyciąga cię ze stałym przyspieszeniem 9,81 m/sekundę. Bez żadnego oporu wiatru, będziesz spadał 9,81 metrów/sekundę szybciej z każdą sekundą. 9.81 metrów/sekundę w pierwszej sekundzie, 19.62 metrów/sekundę w następnej itd.
Odwrotna siła atmosfery nazywana jest oporem. I ilość siły oporu wzrasta w przybliżeniu proporcjonalnie do kwadratu prędkości. Więc jeśli podwoisz swoją prędkość, doświadczysz kwadratu siły oporu. Ponieważ siła oporu wzrasta znacznie szybciej niż stałe przyspieszenie, w końcu osiągasz idealną równowagę między siłą grawitacji a siłą oporu tego, przez co się poruszasz.
Poza atmosferą Ziemi nie ma jednak prędkości końcowej. Po prostu będziesz przyspieszał, dopóki nie rozbijesz się o to, co cię ciągnie.
Napisaliśmy wiele artykułów o prędkości końcowej dla Universe Today. Tutaj jest artykuł zawierający definicję prędkości, a tutaj artykuł o uczestniku X-Prize kończącym test zrzutu
Jeśli chciałbyś uzyskać więcej informacji na temat prędkości końcowej, sprawdź Wykład o prędkości końcowej, a tutaj link do artykułu NASA zatytułowanego, The Way Things Fall.
Nagraliśmy również cały odcinek Astronomy Cast poświęcony grawitacji. Posłuchaj tutaj, Odcinek 102: Grawitacja.