Val in een lift

[Jan van de Velde]

Als je wel een luchtweerstand op het vliegtuig laat werken en niet op een sinaasappel die je tijdens zo'n val laat vallen zou dat betekenen dat de sinaasappel nog steeds tov het vliegtuig valt en er dus geen gewichtsloosheid zou zijn.

En die is er ook niet helemaal.

Bekijk dit filmpje (of andere) maar eens van zo'n zogenaamde zero-gravityflight.

http://www.youtube.com/watch?v=RlFKAUgqM9w

Die is niet echt "zero" t.o.v. het vliegtuig. De passagiers zie je zich steeds afzetten, en heel langzaam (voor normale begrippen) weer vallen.

[marcus]

Die is niet echt "zero" t.o.v. het vliegtuig. De passagiers zie je zich steeds afzetten, en heel langzaam (voor normale begrippen) weer vallen.

Dat kan zo zijn maar als je de krachtwerking van de lucht op het vliegtuig zou uitrekenen op basis van aerodynamica/ valsnelheid etc en niet werkend op wat zich in het vliegtuig bevindt zou je toch een aanmerkelijk groter verschil in valsnelheid krijgen/verwachten.

Als aangenomen bij een val in vacuum de valsnelheid voor alles (vliegtuig wat er in is etc) gelijk is kun je op basis van de luchtweerstand op het vliegtuig die niet werkt op wat zich erin bevindt het verschil in versnelling eenvoudig berekenen en ik kan me niet voorstellen dat je dan op een zo gering (amper waarneembaar) verschil in valsnelheid komt.

Zo werk je ook niet als je rekent met de luchtweerstand en de vertraging die die geeft (tot deze gelijk is aan g en de val dan een constante snelheid houdt), de luchtweerstand als kracht laat je dan werken op het vliegtuig in zijn geheel : F=m*a en dan neem je als m de totale massa van het vliegtuig en alles wat zich erin bevindt. Dan kun je vervolgens niet gaan stellen dat die F alleen op het vliegtuig zou werken omdat de kracht niet wordt overgedragen dor de lucht.

Ook kun je je goed voorstellen dat als deze mensen in dat filmpje in een stoel zitten voor het vliegtuig in die vrije val komt dat dan de stoel opeens degene die er op zit omhoog schiet, Niet anders dan wanneer in dat filmpje iemand een sprong van een meter hoog zou maken met alleen gebruik van de pink.

[Jan van de Velde]

ik kan me niet voorstellen dat je dan op een zo gering (amper waarneembaar) verschil in valsnelheid komt.

Er zijn honderdduuzend dingen die ik me niet kan voorstellen en die toch zo zijn. Maar ik verklaar het feit dat ik het me niet kan voorstellen dan niet tot argument waarom het zo niet kán zijn.

Gesproken over luchtweerstand: deze stunts worden uitgehaald op ca 10 000 m hoogte. De dichtheid van lucht op die hoogte, en daarmee de luchtweerstand, is ruwweg een kwart van wat jij dagelijks op de fiets ondervindt. En het ogenblik van grootste gewichtloosheid speelt zich niet af op het eind van een duik zoals je mogelijk denkt. Het vliegtuig schiet zich in een parabool, in het opwaartse stuk gaan de motoren uit. Daarmee krijgt het vliegtuig onmiddellijk een versnelling van 9,... m/s² naar beneden. Je "valt" dan een seconde of vijftien omhoog (gek hè), dan volgt er een ogenblik dat het vliegtuig verticaal gezien een snelheid 0 en daarmee ook verticaal een luchtweerstand 0 heeft, en ten slotte val je nog ca 15 s omlaag. Tegen het eind van die vrije duik ondervindt je allang weer een duidelijk merkbare versnelling t.o.v. de cabine (die bij die hogere verticale snelheid duidelijk last van luchtweerstand begint te krijgen)

[marcus]

Er zijn honderdduuzend dingen die ik me niet kan voorstellen en die toch zo zijn.

Dat is hier niet erg op zijn plaats als opmerking want ik denk dat er genoeg bezoekers van dit forum zijn die je kunnen voorrekenen wat de krachtwerking is van de lucht op het vliegtuig op basis van een benadering met het idee van luchtweerstand als krachtwerking. Als ik wat gegevens zou hebben in dit opzicht is dat zelfs voor mij vrij makkelijk te berekenen. Het verschil in valversnelling tussen vliegtuig en wat zich er in bevindt is dan ook makkelijk te berekenen en het resultaat zal bij lange na niet overeenstemmen met wat je op het filmpje ziet, zelfs niet op grote hoogte bij lage atmosferische dichtheid.

Tegen het eind van die vrije duik ondervindt je allang weer een duidelijk merkbare versnelling t.o.v. de cabine (die bij die hogere verticale snelheid duidelijk last van luchtweerstand begint te krijgen)

Dat dit - m.i. - zo niet werkt toont - hoop ik - het volgende.

Stel je twee cabines voor (gewoon van een kerktoren of flat is prima). In de ene bevindt zich een stalen bol van 50 kg die los op de grond ligt, de cabine zelf weegt plm hetzelfde.

In de andere bevindt zich exact dezelfde bol maar nu vastgeschroefd op de vloer of het plafond van de cabine.

Ik ben technicus en wil berekenen welk effect de luchtweerstand heeft op de valversnelling van de cabines.

F=m*a toepassend zou de cabine met het vastgeschroefde gewicht een versnelling van a=F/m in tegenovergestelde richting van de gravitatie kennen (vertraging om mijn part) die twee keer kleiner is dan bij de cabine waar dezelfde luchtweerstand (dus dezelfde krachtwerking) alleen werkt op de cabine en niet op wat zich er al dan niet zwevend in bevindt. m is dan voor de cabine met het losse gewicht twee keer kleiner. Iemand buiten zal beide cabines met volstrekt verschillende snelheden zien vallen.

Bedenk me trouwens dat wat je op het filmpje ziet (het net niet geheel gewichtloos zijn) ook goed is toe te schrijven aan het verschil in dichtheid tussen de lucht binnenin het vliegtuig en die buiten het vliegtuig.

Naarmate die dichtheid meer hetzelfde wordt (dus naarmate het vliegtuig lager komt zal de gewichtloosheid alleen maar toenemen) ga maar na wat er gebeuren zou als de lucht in het vliegtuig vacuum is en de rondzwevende personen een zuurstofuitrusting dragen.

In de ruimte (lage atmosferische dichtheid zou er nog van een ervaring van gewichtloosheid sprake zijn.

Naarmate het vliegtuig dichter bij de aarde terecht komt werkt het vacuum in de cabine als helium in een heliumballon. De resulterende valversnelling van de cabine is dan minder (bij een cabine die groot genoeg is zou de cabine uiteindelijk in een zwevende toestand komen op bepaalde hoogte).

Tegelijk blijft de valversnelling voor degenen in de cabine hetzelfde : 9,8 in vacuum.

met een valversnelling die afneemt naarmate de atmosfeer dichtheid toeneemt wordt de valversnelling tov de cabine ervaren in de cabine dus alleen maar groter.

Bij het filmpje is het andersom, de dichtheid in de cabine is groter en dus wordt de ervaring van gewichtloosheid alleen benadert. Immers voor het vliegtuig als geheel (inclusief bemanning) geldt eerst een iets andere resulterende valversnelling omdat die zich in lucht bevindt dichter bij vacuum, dus is de valversnelling lager alleen al op basis van archimedes.

De personen in het vliegtuig bevinden zich in een constante atmosferische dichtheid en hun valversnelling tov het medium war ze zich in bevinden en het vliegtuig blijft dan onveranderlijk. Het verschil bepaalt de ervaring van gewicht cq gewichtloosheid.

[marcus]

Beter voorbeeld : als je bij een in het water zwevende duikboot het medium (media) lucht zou vervangen door een medium met lagere dichtheid bijv helium of "vacuum" (lucht met lage druk) wordt alles wat zich aan boord bevindt onherroepelijk zwaarder qua gewicht tov de boot als geheel....in verhouding. Dus alleen op basis daarvan is een uiterst lichte afwijking van perfecte gewichtloosheid als op het filmpje op you tube prima voorspelbaar daar is geen luchtweerstand als kracht voor nodig.

[EvilBro]

Voor simulatie van gewichtloosheid zou een vliegtuig dan de motor nodig hebben om extra naar beneden te versnellen. Bij mijn weten is dat niet zo.

Bron:

To create a weightless environment, the airplane flies in a six-mile long parabolic arc, first climbing, then entering a powered dive. During the arc, the propulsion and steering of the aircraft are controlled such that the drag (air resistance) on the plane is canceled out, leaving the plane to behave as it would if it were free-falling in a vacuum. During this period, the plane's occupants experience about 25 seconds of weightlessness, before experiencing about 25 seconds of 2 g acceleration (twice their normal weight) during the pull-out from the parabola. A typical flight lasts around two hours, during which 40 parabolas are flown.

[marcus]

Ja die ken ik ook, het vliegtuig laat zich in praktijk uiteraard niet zomaar vallen dan zou het onbestuurbaar worden. De parabolische baan wordt alleen zo bepaald dat de g kracht de aardse g kracht opheft. Dat lukt ook nooit helemaal gedurende de gehele vlucht vermoedt ik en daar kun je dan het niet helemaal gewichtloos zijn op het filmpje ook in zien.

Maar om even terug te komen op de vraag van het topic : Het terugveren van een vloer, de zitting van een stoel, het terugveren van de wanden van de lift (die in eerste instantie ook iets zijn uitgerekt door de ophanging aan het plafond) kan gemakkelijk een energie vrij maken die - qua verhouding - overeenkomt met springen bij een vrije val door je met je pink of kleine teen af te zetten. Onder normale omstandigheden kom je dan geen centimeter van de vloer van een lift en in dit soort gevallen wel.....

[marcus]

Het punt is dat als je niet voor de lucht in de lift dezelfde valversnelling g zou nemen als voor de lift (en je vroeg me dit te bewijzen) dat dan een vlieg op het plafond van de lift van het plafond geblazen zou worden als van de voorruit van een auto of er tegenaan zou worden gedrukt.

Zonder die zelfde valversnelling voor de lucht kan het inderdaad niet dat de persoon in de lift beweegt tov de lucht.

Het verschil tusen lucht en persoon op vloer en in die lucht (als fysiek medium) is verder dat de lucht de hele ruimte vult en dus aan een kant hetzelfde ondergaat als de vlieg aan het plafond en aan de andere (onder) kant hetzelfde als de persoon die op de vloer staat.

Zelfs voor het medium buiten de lift geldt die valversnelling g (althans volgens Newton). Dat die lucht niet "valt" is omdat er iets tegenover staat.

Koelt een beetje lucht af dan valt het naar beneden en geldt gewoon dezelfde g zoals die voor lood of piepschuim gerekend wordt. Het zou uiterst merkwaardig zijn als voor "zwevende" lucht geen enkele valversnelling geldt en bij een halve graad afkoeling (of minder) opeens een valversnelling (9,8 in vacuum) als voor lood en watten moet worden aangehouden.

[valium-]

je hebt dezelfde versnelling als de lift, zou je in een lift staan die een vrije val maakt, maak jij ook een vrije val. zou je dan springen in de lift, dan zou je zelfs naar boven toe zweven.