Падение со стратосферы (вопрос взаправдашним физикам)

П.С. И ничего я не курил. Просто в голову взбрело, когда решил волевым усилием отвлечься от насущных проблем

Вот подумал, есть (показывали по телевизору) способы спасения падающих или прыгающих с высоток путем подкладывания картонных коробок, шариков пластиковых и т.п. Очень большой слой этого добра.
Человек летит с 9-го этажа и падает в коробки. Прочность их не высока - продавливая коробки человеческое тело потихоньку тормозиться и при приближении к асфальту равна нулю. Плавно.
Как понимаю, неизбежны царапины и ожоги при "чирканьи" по касательной углов коробок при изначальном входе в препятствие.

Возможен ли подобный фокус при падении с 10-20 километров? Для предотвращения ожогов - человека в костюм для мотокросса, космонавта, Дюк-Нюкема.

Проблемой попадания в настил с такой высоты можно пренебречь.

Британские ученые(с) говорят, что предельная скорость падения человека что со 300 метров что с 10 километров величина постоянная, и на глазок составляет 30-60 м/с.

Originally posted by Сенатор:

Британские ученые(с) говорят, что предельная скорость падения человека что со 300 метров что с 10 километров величина постоянная, и на глазок составляет 30-60 м/с.

А как же ускорение свободного падения g = 9,81 м/с²?
v2=2gh,

V- скорость , h- высота . Но это в вакууме , тут еще надо коэффициент сопротивления воздуха учесть.
В вакууме у меня получилась скорость ~2790 км\ч O_o

С 30ти км.

~2790 км\ч O_o

))) Приземление будет безбольным)

На самом деле в процессе полета сила притяжения уравновешивается воздушным сопротивлением.
Получается чтото вроде Fприт=Fсопр ; mg=rSV*V; где r коэфф S площадь V скорость.
В порядке бреда - припоминаю слышал, кошки больнее падают с 2 этажей чем с 10х-20х - ибо успевают перегруппироваться и банально парашютируют лапками вниз и руля хвостом).

ru.wikipedia.org

Максимальная для человека скорость падения в плотных слоях, если не изменяет память. 197 км/ч. Про стратосферу на днях показывали по "НГ"-скорость превышает 900 км/ч.

кошки больнее падают с 2 этажей чем с 10х-20х

Со 2-го банально спрыгивают. С 10-го выживают через раз, лежат пластом по2-3 недели(точно знаю).Отца кот осенью упал с 8-го.3 дня лежал, хотя и не сломал ничего, потом неделю был в ахуе. С 20-го точно знаю, что ппц коту-у друга сын по малолетству кошку сбросил-аж лопнула и кишки вылезли.

припоминаю слышал, кошки больнее падают с 2 этажей чем с 10х-20х - ибо успевают перегруппироваться и банально парашютируют лапками вниз и руля хвостом).

На сколько помню свои детские опыты - кошки успевают развернутся лапами вниз, и на них приземлиться с 70 см (кидал на диван - я же не злодей).
А один раз при мне кошка упала с корабля 9эт., ударилась о кусты черноплодки и крыжовника, о земь, и побежала, испугавшись нас (мы тоже испугались). Не знаю, выжила ли. Но это частный случай падения на землю через ряд препятствий, и с относительно не большой высоты. И не человека.

Про сопротивление воздуха - очень лень думать и считать. Но ведь закон сохранения и превращения все не забыли. Если ускорение свободного падения компенсируется сопротивлением о воздух (трение), то человек просто сгорит?

Если ускорение свободного падения компенсируется сопротивлением о воздух (трение), то человек просто сгорит?

По идее одновременно с нагревом он обдувается ветром и выстужается.

Взаправдошные физики со стратосферы не падают. Профессионально утверждаю.

По моему вполне себе возможно безболезнное падение, существование парашюта тому подтверждение, какая разница обо что тормозиться, об коробки или об воздух для этого опыта?
представьте что спускаемая космическая капсула есть групповой костюм от ожогов, вот вам и многократно, практическим путём полученное подтверждение.

с таким надо в MythBusters написать )))

Взаправдошные физики со стратосферы не падают. Профессионально утверждаю.

Ага, а самое страшное слово в ядерной физике - "упс!!!"

Уже не помню, как это объясняет физика - но человек (да и любой предмет) при падении с большой высоты преобретает постоянную скорость, с которой и падает. Так что не сгорит никто в "плотных слоях атмосферы".
Кстати, в СССР был эксперимент по сверхвысотному парашютному прыжку из гондолы аэростата, с высоты примерно километров 20. Не сгорел никто. Один погиб (потерял сознание от разгерметизации скафандра), второй благополучно приземлился.
Так что если положить достаточно коробок, только помягче - можно и с 20 км. на коробки упасть, если их 50 метров, коробок.

Так что если положить достаточно коробок, только помягче - можно и с 20 км. на коробки упасть, если их 50 метров, коробок.

Только попасть в эти коробки с 20км трудно будет

Originally posted by gallak:

Только попасть в эти коробки с 20км трудно будет

Надо с ними и прыгать.

Originally posted by андроныч:

с таким надо в MythBusters написать )))

у них уже был такой эксперимент - кидали монетку с небоскрёба. И действительно оказалась, что скорость ее падения не растет из-за сопротивления воздуха.

Только попасть в эти коробки с 20км трудно будет

Проблемой попадания в настил с такой высоты можно пренебречь.

В начале 60-х американец один, не помню фамилию, таки преодолел звуковой баръер выпав из аэростата на высоте километров 20-30. Но потом, при вхождении в плотные слои атмосферы падал, как и положено всем человекам, со скоростью около 50-100 м.с.

Originally posted by vadja2:

Со 2-го банально спрыгивают. С 10-го выживают через раз, лежат пластом по2-3 недели(точно знаю).Отца кот осенью упал с 8-го.3 дня лежал, хотя и не сломал ничего, потом неделю был в ахуе. С 20-го точно знаю, что ппц коту-у друга сын по малолетству кошку сбросил-аж лопнула и кишки вылезли.

у жены кошки по-молодости регулярно с 9 этажа сигали (потому что тупые уродливые создания). Одна ломала заднюю лапу по-причине падения на куст. А так, чем выше дом, тем безопаснее кошку сбрасывать. Кошки в полете группируются и изображают белок-летяг, тем самым увеличивая свою площадь за счет жировых отложений и обвислой шкуры

http://ru.wikipedia.org/wiki/Стратостат

" .. . Американский проект <Excelsior> включал три высотных прыжка из стратостатов объёмом 85 000 м³ с открытой гондолой, которые выполнил Джозеф Киттингер в 1959-1960 годах. Он испытывал компенсирующий гермокостюм со шлемом и двухступенчатый парашют системы Бопре, состоящий из стабилизационного парашюта диаметром 2 м, который должен предохранять парашютиста от вращения при полёте в стратосфере и основного парашюта диаметром 8,5 м для приземления. В первом прыжке с высоты 23300 м из-за раннего раскрытия стабилизационного парашюта тело пилота начало вращаться с частотой около 120 об/мин и он потерял сознание. Лишь благодаря автоматической системе раскрытия основного парашюта Киттингеру удалось спастись. Второй и третий полёты прошли более удачно, несмотря на то, что в третьем произошла разгерметизация правой перчатки и рука пилота сильно распухла. В третьем полёте, который состоялся 16 августа 1960 Киттингер установил сразу несколько рекордов - высоты полёта на стратостате, высоты свободного падения и скорости, развитой человеком без использования транспорта. Падение продолжалось 4 минуты 36 секунд, за которые пилот пролетел 25,816 км и на некоторых участках развил скорость около 1000 км/ч, вплотную приблизившись к скорости звука. Полёты в рамках проекта <Excelsior> дали важные результаты для разработки авиационных гермокостюмов и систем спасения. .. . "

Был документальный фильм американский о прыжке из стратосферы:
"Полковник Джозеф Киттингер в рамках проекта Excelsior выполнил три высотных прыжка. В качестве носителя использовался стратостат объемом 85 000 м3 с открытой гондолой. Непосредственной задачей Киттингера было испытание скафандра, герметичного шлема и парашюта Бопре. С самого начала пришлось встретиться с трудностями. 16 ноября 1959 года в первом прыжке с высоты 23 300 м стабилизирующий парашют был выброшен преждевременно и не раскрылся, из-за чего пилот попал в штопор. Его тело начало вращаться с частотой около 120 об/мин. По мнению ряда экспертов, так произошло потому, что испытатель не смог сгруппироваться и управлять положением собственного тела в полете.

Но, как бы то ни было, результат нельзя было признать удовлетворительным. ВВС США требовалась система, способная спасать пилотов с любой высоты даже в тех случаях, когда человек ранен или находится без сознания. Именно это и случилось - датчик перегрузок в районе головы показал 22 единицы и Киттингер "выключился". Испытателя спасла автоматическая система раскрытия основного купола.

Второй прыжок 11 декабря 1959 года с высоты 22 800 м оказался успешным. В третьем полете, который состоялся 16 августа 1960 года, Джо Киттингер установил сразу несколько рекордов: высоты подъема на стратостате, высоты и длительности прыжка на тормозном (стабилизирующем) парашюте и наибольшей скорости снижения человека в атмосфере, развитой без использования транспортного средства. Однако все эти рекорды зарегистрированы ВВС США. FAI их не признает.

В тот исторический день эксперименту едва не помешала неожиданно сильная облачность, из-за которой оказалось невозможным прямое оптическое наблюдение за прыжком. Кое-кто предлагал вообще отменить эксперимент. Но, поскольку кроме оптики в распоряжении испытателей имелся и радар, прыжок все же было решено не откладывать. Но тут Киттингера поджидала другая опасность! Еще во время подъема стратостата он обнаружил, что правая перчатка скафандра негерметична. Надо отдать должное мужеству стратонавта: несмотря на реальный риск, он решил не докладывать об этом на землю и не прерывать полета. Смельчак опасался, что из-за бюрократических проволочек и ограничения ассигнований на этот проект новый полет просто не состоится. На рекордной высоте Киттингер покинул гондолу, на пороге люка которой красовалась надпись: "Самая высокая ступенька в мире!" Падение парашютиста продолжалось 4 минуты 36 секунд; за это время он преодолел около 25 816 м. И хотя падение не было свободным (он снижался на небольшом стабилизирующем парашюте), максимальная скорость составила 994,5 км/ч, что соответствует числу Маха 0,93. Впрочем, имеются данные, что на некоторых участках скорость Киттингера достигала 1150 км/ч - практически приблизившись к звуковому барьеру! Основной парашют раскрылся на высоте чуть больше 5 км, и 9 минут спустя Джо Киттингер благополучно приземлился. На земле его ждала команда спасателей и медиков. Общее время прыжка с момента покидания гондолы стратостата составило 13 минут 45 секунд. Но за это короткое время испытатель в полной мере "хлебнул лиха"! На высотах между 27 и 21 км начались сложности с дыханием - вероятно, вследствие неполадок в аппаратуре скафандра. А к моменту приземления правая рука полковника, находившаяся в разгерметизированной перчатке, из-за перепада давлений распухла почти вдвое и была обморожена."

Взято отсюда, там есть еще и видео данного прыжка
popmech.ru

Интересная ссылка о прыжках из стратосферы:
astronaut.ru

кстати интересный журнал, читал про это в бумажной версии.

Выдержка из astronaut.ru

"Стратостат <Волга> стартовал 1 ноября 1962 года в 7 часов 44 минуты утра по московскому времени с военного аэродрома на окраине города Вольска. Через 2 часа 20 минут он достиг максимальной высоты 25 458 метров, и с Земли поступила команда к началу <работы>.
Первым из кабины стратостата катапультировался Евгений Андреев. Двадцать четыре километра он преодолел в свободном падении и лишь на высоте 900 метров раскрыл купол. Все прошло успешно, а спуск на Землю занял чуть более 6 минут, причем парашютист развил скорость до 900 километров в час. Представьте полет реактивного лайнера, и станет ясно, с чем можно сравнить падение Андреева.
Вторым прыгал Петр Долгов, облаченный в высотный скафандр <СИЗМ> - прообраз современного космического снаряжения. В его задачу входило и испытание специальной парашютной системы, обеспечивавшей автоматическое раскрытие купола на определенной высоте без вмешательства человека. По мысли конструкторов, среди которых был и сам Долгов, такая система могла сохранить жизнь летчика или космонавта в нештатной ситуации, например при внезапной потере сознания.
Долгов покидал кабину <Волги> самостоятельно, без катапульты. Тут-то и произошла трагедия, о которой стало известно почти час спустя. После катапультирования Андреева гондолу стратостата раскачало, и Долгов ударился шлемом об обшивку. Остекление не выдержало и слегка треснуло. Но даже этой маленькой трещины хватило, чтобы на такой высоте мгновенно вышел весь воздух и вскипела кровь...
Испытатель погиб. А оборудование продолжало работать, как ему было положено. Раскрывшийся на большой высоте купол бережно нес тело парашютиста к земле. Никто из тех, кто следил за снижением, и не предполагал, что Долгов уже мертв.
Через 38 минут тело Долгова опустилось на землю. И тут подоспевшие к месту посадки поисковики обнаружили <парашютиста без всяких признаков жизни>.
За мужество и героизм Петру Долгову (посмертно) и Евгению Андрееву были присвоено звание Героя Советского Союза."

Originally posted by Прохожий:

"Стратостат <Волга> стартовал 1 ноября 1962 года в 7 часов 44 минуты утра по московскому времени с военного аэродрома на окраине города Вольска. Через 2 часа 20 минут он достиг максимальной высоты 25 458 метров, и с Земли поступила команда к началу <работы>.

"... Мы с Митьком еще не были допущены к нашей матчасти, когда тренировки ребят из баллистической группы усложнились. Сему Аникина это практически не затронуло - высота его подвига была четыре километра, и он просто надевал поверх формы ватник. Ивану было труднее - на сорока пяти километрах, где наступал миг его бессмертия, было холодно и воздух был уже разрежен, поэтому он тренировался в цигейковом тулупе, унтах и кислородной маске, из-за чего ему было нелегко пролезать в узкое окошко люка на макете. Отто было проще - для него был подготовлен специальный скафандр с электроподогревом, сшитый ткачихами Красной Горки из нескольких американских высотных костюмов, захваченных во Вьетнаме; скафандр пока не был готов - доделывали систему обогрева. Отто, чтобы не терять времени, занимался в водолазном костюме; у меня и теперь перед глазами его раскрасневшееся и потное рябоватое лицо за стеклом шлема, поднимающегося над люком; здороваясь, он говорил что-то вроде <Звейгс!> или <Цвейкс!>... " (с) "Служа Отечеству." М.П.Арноутов

Вернемся к амортизирующей таре из-под телевизоров?

Originally posted by Joker.udm:
Вернемся к амортизирующей таре из-под телевизоров?

Да запросто. Приведенные ссылки как раз и доказывают, что упав с высоты стратосферы человек к моменту приземления будет иметь скорость не выше 900 кмч. Если теоретически - то путем установки нужной горы картонных коробок можно затормозить человека достаточно плавно. Если подойти всерьез и с расчетами - человек на такой скорости пожалуй будет травмирован сминающимся картоном насмерть. Подтверждающий пример - прыжки с моста Золотые Ворота в США - пока выжить при ударе о воду не удалось никому.

Гм-м.. . Ну мы вроде как определили, что тело будет падать со 100 метрами в секунду? Если подрезать коробки по вертикалям, чтобы сминались, то почему бы и нет?

прыжки с моста Золотые Ворота в США - пока выжить при ударе о воду не удалось никому.

Есть какой-нибудь приз выжившему?

Originally posted by Joker.udm:

Если подрезать коробки по вертикалям, чтобы сминались, то почему бы и нет?

Главное, как мне кажется, чтобы не остался где нибудь телевизор.

Originally posted by Joker.udm:
Гм-м.. . Ну мы вроде как определили, что тело будет падать со 100 метрами в секунду? Если подрезать коробки по вертикалям, чтобы сминались, то почему бы и нет?

Есть какой-нибудь приз выжившему?

Я поэтому и написал, что теоретически можно снизить скорость падающего тела путем подкладывания нужного числа коробок. А практически - скорость деформации картонной коробки (даже подрезанной) будет слишком мала для того, чтобы не произошла деформация тела человека. Реально - скорость человека при ударе о коробки будет такова, что пожалуй не будет разницы ( что совой о пень. что пнем о сову - все равно сове не жить) - коробки из картона или из легированной стали. Т.е. человек все равно получает травмы, несовместимые с жизнью. Поэтому затормозить падающего человека можно с помощью парашюта ( скорость торможения не будет выше предела выживания, а воздух - менее плотная среда, чем картон или вода).
Насчет моста Золотые Ворота - его еще называют "Мост самоубийц" - любой спрыгнувший гарантированно разбивается насмерть о воду. Были попытки на рекорд совершить прыжок ( например привязывали груз к ногам, чтобы лететь вертикально) - "Между тем, <Золотые Ворота> свою знаменитость приобрели отнюдь не благодаря гениальному проекту Штрауса. Практически сразу же после открытия он приобрел печальную славу как <мост самоубийц> (высота 230 метров от воды). Начиная с 1937 года, последний в своей жизни прыжок здесь совершили более 1300 человек.
Падение с моста длится 4 секунды; тело входит в воду на скорости 120 км/ч. Власти штата неоднократно пытались принять меры для того, чтобы снизить вероятность самоубийств - вводили патрулирование, пытались определять людей с такими намерениями по косвенным внешним признакам при входе на мост - но пока эти попытки успехом не увенчались."
Хотя я ошибся - выжило 26 человек :
"По данным на 2006 год, из всех прыгнувших с моста выжило лишь 26 человек. Все они входили в воду ногами вперед. Большинство из них получили множественные внутренние повреждения и переломы костей. Зафиксирован только один случай, когда человеку удалось спрыгнуть с моста и избежать серьёзных травм: в 1985 году 16-летний рестлер спрыгнул с моста и сам доплыл до берега; говорят, что его первые слова были <Я ничего не могу сделать как следует>. Известен случай, когда в 1979 году один молодой человек выжил после прыжка, доплыл до берега и сам приехал в больницу. От столкновения с водой у него треснуло несколько позвонков. "

Сила газодинамического сопротивления среды очень быстро растет с ростом скорости объекта, причем эффект этот существенно нелинейный. Чем выше скорость - тем круче эта зависимость, при достижении скорости звука решение имеет разрыв - "ударная волна", на образование которой нужна энергия, которую будет терять тело, движущееся на сверхзвуке. Очевидно, что двигаясь в атмосфере с каким-то постоянным ускорением, направленным к земле, тело будет увеличивать свою скорость до тех пор, пока сила сопротивления среды не сравняется с силой тяжести, действующей на тело. Дальнейшее движение будет происходить с постоянной скоростью. Совершенно очевидные соображения на уровне бытового здравого смысла.

Другое дело - конкретные числа, тут уже все действительно сложно. До сих пор многие задачи аэродинамики проще замоделировать численно или вообще натурным экспериментом, чем решить аналитически (да и само аналитическое решение не всегда существует).

Нужна будет очень мудрёная конструкция с учётом того, что жесткость нижних слоёв коробок должна быть выше жесткости верхних слоёв.
Вплоть до того, что сверху должны быть пузыри воздуха в полимерной оболочке (как подушки безопасности в автомобиле. Так, чтобы замедление нарастало постепенно.
Для такого "опыта" не надо поднимать человека в стратосферу: выше 4000-4500 м над уровнем моря находиться без кислородного прибора невозможно - из-за недостатка кислорода теряешь сознание.

Скорость свободного (без парашюта) падения человека устанавливается к 11-секунде - примерно 50 м/с в положении "на пузе". Это касается высот 0-4000 м. На значительно бОльших высотах, особенно в позе "на голове", можно разогнаться быстрее, но при входе в более плотные слои скорость всё равно снизится.
Такие прыжки (в высотно-компенсирующем костюме и с кислородным прибором) могут выполнять только особо подготовленные парашютисты-испытатели.
При неправильном торможении возможны травмы позвоничника, даже не совместимые с жизнью. И это - при торможении о воздух! Какие там "коробки"!!!
И ещё одна очень важная вещь: неподготовленный человек не сможет держать позу при свободном падении. Из-за несимметричности фигуры обязательно сорвётся в беспорядочное падение, его начнёт крутить, как кленовое семечко.
Перегрузки возникают запредельные. Возможно кровоизлияние в мозг и разрушение сосудов глаз.

Я один раз сорвался в БП во время прыжка на 10(!) секунд свободного падения (с высоты 1200-1500 метров). Впечатление было такое, что попал в барабан стиральной машины во время отжима! Еле-еле удалось стабилизироваться к высоте раскрытия (700 м).

А если падать с высоты несколько километров? Потеря сознания обеспечена!

Originally posted by ZavGar:

Нужна будет очень мудрёная конструкция с учётом того, что жесткость нижних слоёв коробок должна быть выше жесткости верхних слоёв

На одном из форумов по бейсджампингу один из гостей задал примерно
такой вопрос:
"-Увадаемые, можете подсказать, как мне лучьше уложить купленный
по-случаю Д-6 (с таким же я прыгал в армии три раза), дело в том,
что я собираюсь прыгнуть с ним с соседней 22-этажки."
Ответ был следующий:
"-Дорогой друг, укладывать Д-6 (как и любой другой парашут)
надо по-возможности аккуратнее. Хотя в вашем случае он все равно
не успеет расскрыться."

Originally posted by Страшила мудрый:
Уже не помню, как это объясняет физика - но человек (да и любой предмет) при падении с большой высоты преобретает постоянную скорость, с которой и падает.

Сопротивление воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости, так вроде.

Originally posted by Прохожий:
Да запросто. Приведенные ссылки как раз и доказывают, что упав с высоты стратосферы человек к моменту приземления будет иметь скорость не выше 900 кмч. Если теоретически - то путем установки нужной горы картонных коробок можно затормозить человека достаточно плавно. Если подойти всерьез и с расчетами - человек на такой скорости пожалуй будет травмирован сминающимся картоном насмерть. Подтверждающий пример - прыжки с моста Золотые Ворота в США - пока выжить при ударе о воду не удалось никому.

Картонные коробки не катят. Пускай будут коробки из тончайшей папиросной бумаги.. . Или просто мега-куча воздушных шариков.

Брядитина какая-то. Оказывается и с Моста золотого можно сигать - на бабки никто не забивается.

Или просто мега-куча воздушных шариков.

А если еще предварительная "ванна" с аргоном?

Такие прыжки (в высотно-компенсирующем костюме и с кислородным прибором) могут выполнять только особо подготовленные парашютисты-испытатели.
При неправильном торможении возможны травмы позвоничника, даже не совместимые с жизнью. И это - при торможении о воздух! Какие там "коробки"!!!

В смысле при переходе из положения "на голове" в положение "на пузе"?

А статьи классные. Почему то подумалось про стратосферный десант. Если скорость под 1000 км/ч, то хрен собьешь парашютистов, если только ракетами.
Задумался.

Originally posted by Кречет:

Сопротивление воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости, так вроде.

Там все сложнее - при совсем малых скоростях вообще прямо пропорционально, при скоростях побольше - как квадрат, при дальнейшем увеличении скорости получается еще более крутая зависимость. То есть сама по себе функция сложная, просто аппроксимируется простыми выражениями на относительно малых скоростях.

То есть сама по себе функция сложная, просто аппроксимируется простыми выражениями на относительно малых скоростях.

Простите, это раздел гидромеханики? (скурил учебник)

Originally posted by Серрргей:

Простите, это раздел гидромеханики? (скурил учебник)

Исторически сложилось разделение механики сплошных сред на гидродинамику (среда существенно не сжимаема), газодинамику (среда существенно сжимаема и этим свойством нельзя пренебрегать даже в первом приближении) и теорию упругости (деформация твердых тел).

Разделение между газодинамикой и гидродинамикой в известном смысле условно. Многие современные курсы вообще не останавливаются на этом разделении. Тот же курс Ландау содержит в томе "Гидродинамика" и собственно гидродинамику и газодинамику и даже магнитную гидродинамику и обсуждение движения плазмы. Есть фундаментальные курсы, называемы "механика жидкости и газа", у математиков обычно читают предмет МСС - механика сплошных сред, куда входит все, на физических факультетах классической школы читают отдельными курсами, школы физтеха - одним предметом ФСС - физика сплошных сред - туда даже теория упругости входит. Так что даже затрудняюсь, как правильнее будет назвать

%)