Az ejtőernyősök, miután kiugranak a repülőgépből, először gyorsulva zuhannak, míg igen nagy (akár \(200\ \mathrm{\displaystyle\frac{km}{h}}\) körüli) állandó sebességet érnek el. Miután kinyitották az ejtőernyőt, egy nagyon rövid fékező szakasz után kis sebességgel, egyenletesen süllyednek a föld felé. (A levegő sűrűségváltozásától eltekinthetünk.)
a) Mutassa be az ejtőernyősre ható erőket és eredőjüket az ugrás két egyenletes szakaszán, tehát közvetlenül az ejtőernyő kinyitását megelőzően, majd az ejtőernyő nyitását követő fékezési szakasz után! (Az embert és az ejtőernyőt tekintsük egyetlen testnek!)
a) Az ejtőernyősre ható erők és viszonyuk bemutatása az egyenletesen mozgó szakaszokon:
5 pont
(bontható)
Az ejtőernyősre a gravitációs erő (1 pont) és a közegellenállási erő (2 pont) hat. Ezek az egyenletesen mozgó szakaszokon éppen kiegyenlítik egymást (2 pont). (Bármilyen más helyes megfogalmazás elfogadható, pl.: az eredő erő nulla, stb.)
b) Mutassa be a levegő közegellenállási erejét! Milyen tényezőktől függ?
b) A közegellenállási erőt befolyásoló tényezők megnevezése:
7 pont
(bontható)
A közegellenállási erőt befolyásolja a tárgy homlokfelületének mérete (2 pont), a tárgy sebessége (2 pont), a közeg sűrűsége (1 pont), valamint a tárgy alakja (2 pont). (Ez utóbbira bármilyen helyes megfogalmazás elfogadható, pl. hogy a test mennyire áramvonalas, stb.)
c) Miért és hogyan változik a közegellenállási erő egy ejtőernyős ugrás legelső gyorsulási szakasza során?
c) Az erő változásának elemzése az ugrás első gyorsulási szakaszán:
4 pont
(bontható)
A közegellenállási erő (a kiugrás pillanatától eltekintve) kezdetben kicsi (1 pont), majd ahogy a sebesség nő (1 pont), a közegellenállási erő is nő (1 pont), amíg el nem éri a gravitációs erő nagyságát (1 pont).
d) Két különböző tömegű ember ugrik egyszerre, ugyanolyan ernyővel. Melyik fog gyorsabban süllyedni az ernyő kinyitását követő egyenletes süllyedési szakaszban? Válaszát indokolja!
d) A különböző tömegű ejtőernyősök süllyedési sebességének összehasonlítása az egyenletes süllyedési szakaszban:
4 pont
(bontható)
Egyforma ernyőket feltételezve a nagyobb sebességgel süllyedő emberre fog hatni a nagyobb közegellenállási erő (2 pont). Mivel a közegellenállási erő az egyenletes süllyedési szakaszban a testre ható gravitációs erővel egyenlő, ezért a nagyobb tömegű ember süllyed gyorsabban (2 pont).
Összesen: 20 pont