التتخيل أنك واقف على قمة برج، واضعًا أصابع قدميك على الحافة، مستعدًا للقفز. لا يتداعى البرج ولا ينشب فيه حريق، فلماذا تقفز؟ للتشويق طبعًا! طورنا مجموعة من الأجهزة لتوفر أشكالًا متنوعة من تجارب السقوط الحر بدءًا من قفزات يبلغ ارتفاعها 15 قدمًا (4.5 متر) إلى ارتفاع شاهق يبلغ 80 قدمًا (24.5 متر). تتراوح مسافة السقوط الحر الفعلية لهذه القفزات من 5 أقدام على QUICKjump XS إلى 50 قدمًا على Flightline!
لكن ما الذي يعنيه جهاز السقوط الحر؟ ما هو السقوط الحر؟ ما عليك إلا أن تسأل وسنجيبك، لذلك اجلس، واستعد لدرس مجاني عن فيزياء السقوط!
تعريف السقوط الحر
أولًا سنتطرق للفيزياء النيوتونية. يدرس هذا المجال العلاقة بين القوة والزخم، وهو يعتمد بالكامل على عمل السير إسحاق نيوتن، عالم الفيزياء والرياضيات المحب للتفاح.
يُعرف السقوط الحر في الفيزياء النيوتونية بأنه حركة جسم ما بحيث تكون الجاذبية هي القوة الوحيدة المبذولة عليه. ووفقًا لهذا التعريف، لا يكون قافزو المظلات في حالة سقوط حر حقيقي حتى قبل فتح المظلة الخاصة بهم. قد تسحب الجاذبية القافز باتجاه الأرض، لكنه يتأثر أيضًا بمقاومة الهواء، وهي قوة تعارض هبوطه. لهذا لا يتطابق القفز بالمظلة مع تعريف السقوط الحر.
لعلك تتساءل الآن: إذًا ما هو السقوط الحر؟ حسب التعريف النيوتوني، يعتبر القمر نفسه في حالة سقوط حر! لأن جاذبية الأرض هي القوة الوحيدة المؤثرة على القمر. وبالرغم من عدم سقوط الأجهزة بشكل صحيح حسب هذا التعريف، اعتقدنا أن تركيب أجهزتنا في الفضاء أو إنشاء فراغات عملاقة لكل عملية تثبيت لن يكون عمليًا.
تعد أجهزة Head Rush في مدينة الألعاب أقرب ما يمكن إيجاده على كوكب الأرض لمفهوم السقوط الحر. وللمهتمين منكم بشدة، لا تترددوا في البحث عن تفاصيل أكثر عن فيزياء ورياضيات السقوط الحر.
سرعة السقوط الحر
من دون تأثير مقاومة الهواء تزيد سرعة السقوط الحر لجسم يسقط نحو الأرض حوالي 32 قدمًا (9.8 متر) في الثانية لكل ثانية. لحسن حظ قافزي المظلات في كل مكان أنهم يتعرضون لمقاومة من الهواء عند سقوطهم، وبسبب هذه المقاومة، يصل قافزو المظلات وأي جسم آخر يسقط ضمن الغلاف الجوي للأرض إلى سرعة نهائية.
السرعة النهائية هي أكبر سرعة يمكن أن يصل إليها جسم ما أثناء سقوطه في الهواء. عندما يقفز قافزو المظلات، تجذبهم الجاذبية نحو الأرض مُسرِّعةً سقوطهم. في الوقت نفسه، تزيد مقاومة الهواء عند السرعات الأعلى.
تستمر سرعة القافز في الزيادة حتى تتساوى قوة مقاومة الهواء مع قوة الجاذبية (أو حتى تُفتح المظلة). عند هذه النقطة، يصل القافز إلى السرعة النهائية، وسيستمر في الهبوط بسرعة ثابتة دون تسارع. تأخذ المعادلة الرياضية لتحديد السرعة النهائية في الاعتبار كلًا من كتلة الجسم، وسحب الجاذبية، ومقاومة الهواء أو السائل، ومساحة سطح الجسم.
لنكتف من الرياضيات الآن، وهاك بعض الحقائق الممتعة عن السقوط الحر! عند السقوط نحو الأرض في الوضع النموذجي للقافزين حيث يتجه البطن إلى الأسفل، يبلغ متوسط السرعة النهائية للقفز بالمظلات 120 ميلاً في الساعة (200 كم/ساعة)، ويصل القافز إلى هذه السرعة بعد حوالي 12 ثانية، ساقطًا حوالي 450 مترًا (1500 قدم) في ذلك الوقت. يمكن أن تصل سرعة الصقور التي تشتهر بسرعتها العالية عند مهاجمة فريستها إلى أكثر من 200 ميل في الساعة (322 كم/ساعة).
أجهزة السّقوط الحر
يوجد عدد قليل من الخيارات لتجربة السقوط الحر، يمكنك القفز بالمظلات أو القفز بالحبال أو القفز من خلال أجهزة QUICKjump أو Flightline. يكمن جمال أجهزة Head Rush للسقوط الحر في أنها لا تتطلب أي تدريب لاستخدامها، ويمكن إنشاؤها تقريبًا في أي مكان داخلي أو خارجي. لا حاجة لطائرات، جسور أو مظلات!
تقدم أجهزة السقوط الحر هذه إثارة رائعة! فهناك مجموعة متنوعة من خيارات الأجهزة الخاصة بين قفزات الأطفال أو الأشخاص الخائفين من اتخاذ تلك القفزة الأولى أو أولئك الذين يرغبون في دفع أنفسهم إلى أقصى الحدود.
حتى الأشخاص الذين قفزوا أكثر من 30 قفزة بالمظلات عانوا من أعراض تعرق الكفين وارتفاع معدل ضربات القلب أثناء القفز بجهاز Flightline! للمزيد عن ذلك اقرأ عن تجربة كايلي بيركومباس مع Flightline.
اقرأ أيضًا:
هل تختلف الجاذبية على الأرض من مكان إلى آخر؟
كم من الوقت يتطلب السقوط عبر نفق يمر في كامل الأرض؟
ترجمة: رتاج ابراهيم
تدقيق: أحمد العاني
مراجعة: رزان حميدة
