თავისუფალი ვარდნა

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                    თავისუფალი ვარდნა

თავისუფალი ვარდნა ვაშლი

ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობა გრავიტაციის მოქმედებით, როდესაც სხეულზე მოქმედი სხვა ძალები არ არსებობს ან უმნიშვნელოა. დედამიწის ზედაპირზე (ზღვის დონეზე) სიმძიმის გამო აჩქარება მერყეობს 9,832 მ/წმ-დან პოლუსებზე 9,78 მ/წმ-მდე ეკვატორზე.

კერძოდ, სცადაივერი პრაქტიკულად თავისუფალ ვარდნაშია ნახტომის პირველი რამდენიმე წამის განმავლობაში.

თავისუფალი დაცემა შესაძლებელია ნებისმიერი სხეულის ზედაპირზე, რომელსაც აქვს საკმარისი მასა (პლანეტები და მათი თანამგზავრები, ვარსკვლავები და ა.შ.).

ობიექტის თავისუფალი ვარდნის დროს ეს ობიექტი უწონად მდგომარეობაშია (თითქოს დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე მოძრავ კოსმოსურ ხომალდზე იყოს). ეს გარემოება გამოიყენება, მაგალითად, კოსმონავტების მომზადებისას: თვითმფრინავი კოსმონავტებთან ერთად იძენს დიდ სიმაღლეს და ჩაყვინთავს, რამდენიმე ათეული წამის განმავლობაში თავისუფალ ვარდნაში იმყოფება; ასტრონავტები და თვითმფრინავის ეკიპაჟი ერთდროულად განიცდიან უწონობის მდგომარეობას.

იხ. ვიდეო -  ფიზიკის დრო - კინემატიკა: თავისუფალი ვარდნა (ნაწილი I) #ტელესკოლა

ვინაიდან გრავიტაცია გაგებულია, როგორც პლანეტის მახლობლად მოქმედი ძალა, „თავისუფალი ვარდნის“ განმარტება მკაცრად შეესაბამება სხეულის მოძრაობას დედამიწის ზედაპირთან ან სხვა დიდ ასტრონომიულ ობიექტთან ახლოს. მნიშვნელოვანი პირობაა საშუალების წინააღმდეგობის სიმცირე (ან მისი არარსებობა). ამის მაგალითია ზედაპირიდან ან გარკვეული სიმაღლიდან ჩამოგდებული ქვის ფრენა ნებისმიერი კუთხით (დაბალი სიჩქარით ჰაერის წინააღმდეგობა შეიძლება უგულებელვყოთ), ხოლო ზემოთ მოძრაობა ასევე თავისუფალი ვარდნაა, ინტუიციური აღქმის საწინააღმდეგოდ. ტრაექტორია შეიძლება იყოს პარაბოლის მონაკვეთის ან სწორი ხაზის სეგმენტის სახით.

თუმცა ძალიან ხშირად „თავისუფალი ვარდნა“ ნიშნავს მხოლოდ სხეულის მოძრაობას ვერტიკალურად ქვემოთ და საწყისი სიჩქარის გარეშე, დედამიწის ზედაპირთან ახლოს. ამავდროულად, ყოველდღიურ მსჯელობაში, ატმოსფერული წინააღმდეგობის ძალა ზოგჯერ განმარტებულია არა როგორც დამახინჯების ფაქტორი, არამედ როგორც ასეთი მოძრაობის სრულფასოვანი ატრიბუტი, სიმძიმის თანაბარ პირობებში.

ხანდახან „თავისუფალი ვარდნა“ უფრო ფართოდ არის განმარტებული, ვიდრე ოფიციალური განმარტება, კერძოდ, დაშვებულია სხეულის მოძრაობა პლანეტიდან მნიშვნელოვან მანძილზე. შემდეგ განმარტება მოიცავს, ვთქვათ, მთვარის ბრუნვას დედამიწის გარშემო ან სხეულების დაცემას კოსმოსიდან. ობიექტი, რომელიც თავისუფლად ეცემა უსასრულობიდან პლანეტაზე, აღწევს მის ზედაპირს ან ატმოსფეროს ზედა ფენებს მეორე კოსმოსური სიჩქარით, ხოლო ტრაექტორია არის ჰიპერბოლის, პარაბოლის ან სწორი ხაზის ნაჭერი; აჩქარება არ არის მუდმივი, ვინაიდან გრავიტაციული ძალის ცვლილებები საკვლევ არეალში მნიშვნელოვანია.

მძიმე სხეულის თავისუფალი დაცემის რაოდენობრივი თეორიის აგების პირველი მცდელობები შუა საუკუნეების მეცნიერებმა გააკეთეს; პირველ რიგში უნდა აღინიშნოს ალბერტ საქსონიელის და ნიკოლოზ ორემელის სახელები. თუმცა, ისინი შეცდომით ამტკიცებდნენ, რომ დაცემის მძიმე სხეულის სიჩქარე იზრდება გავლილი მანძილის პროპორციულად. ეს შეცდომა პირველად გამოასწორა დ. სოტომ (1545), რომელმაც დაასკვნა, რომ სხეულის სიჩქარე იზრდება დაცემის დასაწყისიდან გასული დროის პროპორციულად და აღმოაჩინა[ კანონი თავისუფალ ვარდნაში გზის დროზე დამოკიდებულება (თუმცა ეს დამოკიდებულება მათ ფარული სახით მიეცა). დაცემული სხეულის მიერ დროზე გავლილი გზის კვადრატული დამოკიდებულების კანონის მკაფიო ფორმულირება ეკუთვნის გ.გალილეოს (1590 წ.) და წარმოდგენილია მის მიერ წიგნში „საუბრები და მათემატიკური მტკიცებულებები ორი ახალი მეცნიერების შესახებ“. ჯერ ლაიბნიცი, შემდეგ კი 1892-1893 წლებში. მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის პროფესორმა ნ.ა. ლიუბიმოვმა მოაწყო ექსპერიმენტები, რომლებიც აჩვენებდნენ უწონობის გაჩენას თავისუფალი ვარდნის დროს.

იხ. ვიდეო -   BEST OF F A S T Wingsuit and Base Jumping / Brazil #GOPRO

თავისუფალი ვარდნის რეკორდები

ყოველდღიური გაგებით, თავისუფალ ვარდნას ხშირად ესმით, როგორც მოძრაობა დედამიწის ატმოსფეროში, როდესაც სხეულზე არ მოქმედებს შემაკავებელი ან აჩქარებული ფაქტორები, გარდა გრავიტაციისა და ჰაერის წინააღმდეგობისა.

გინესის რეკორდების წიგნის მიხედვით, თავისუფალ ვარდნაში გავლილი მანძილის მსოფლიო რეკორდი, რომელიც 24 500 მ-ია, ევგენი ანდრეევს ​​ეკუთვნის. ამ უკანასკნელმა ეს რეკორდი დაამყარა 1962 წლის 1 ნოემბერს სარატოვის ოლქში 25457 მ სიმაღლიდან პარაშუტით ნახტომის დროს; სამუხრუჭე პარაშუტი ამ შემთხვევაში არ იყო გამოყენებული.

1960 წლის 16 აგვისტო ჯოზეფ კიტინგერმა სამუხრუჭე პარაშუტით 31 კმ სიმაღლიდან რეკორდული ნახტომი გააკეთა.

2005 წელს ლუიჯი კანიმ დაამყარა მსოფლიო სიჩქარის რეკორდი (ტროპოსფეროში ნახტომი) მიღწეული თავისუფალ ვარდნაში - 553 კმ/სთ.

2012 წელს ფელიქს ბაუმგარტნერმა დაამყარა ახალი მსოფლიო რეკორდი თავისუფალი ვარდნის სიჩქარით 1342 კილომეტრ საათში.

2016 წლის 30 ივლისს ამერიკელმა ცათამბჯენმა ლუკ აიკინსმა უნიკალური რეკორდი დაამყარა 7600 მეტრის სიმაღლიდან პარაშუტის გარეშე გადახტომით 30x30 მ ბადეში ორიენტაციისთვის მიწის დამხმარე საშუალებების გამოყენებით.