ねこがいるならまぁいっか

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パラシュートの開傘衝撃(オープニングショック)について

ものつくり物理学

落下をしている物体につながった減速機構(パラシュートなど)が突然機能するとき，落下中の物体の抗力係数(Drag Coefficient)は大きく変化する．この時に生じる力を開傘衝撃とかオープニングショックなどと呼んでいる(以下OPS)．パラシュートを用いる際，このOPSを考慮したうえで構造設計を行う．OPSの導出は，以下の式(1)から．

${ F_{ops} = \frac{1}{2} C_x\rho C_dSv^2 \tag{1} }$

これはニュートンの抵抗法則の式に係数をかけたものである．ちなみに，OPSの単位はNで，ρは流体の密度(今回は空気密度)， ${C_d}$ は抗力係数，Sは物体の抵抗を受ける方向から見た投影面積， ${v}$ は対気速度となる．ここで， ${C_x}$ の値を過去の経験則から，2.0としていた．

とある実験を行い， ${C_dS}$ が0.2のパラシュートを対気速度60m/sでのOPSを測定した．式(1)から理論値は，

${ F_{ops} = \frac{1}{2} C_x\rho C_dSv^2 =\frac{1}{2}\ast2\ast1\ast0.2\ast60^2=720 (\mathrm{N}) \tag{2} }$

となる．計算がめんどくさいので ${\rho =1}$ とした．

実験で得た三軸加速度を合成して運動方程式を用いてOPSを求めるとおよそ2000Nとなった．

係数見直さないとまずいですねこりゃ....少なくとも2じゃ見積もりが足りないことがわかりました．ロストした実験供試体に合掌．