Laskeutumiseen liittyvä fysiikka
Ennen kuin laskuvarjon valmistaminen voidaan aloittaa, on selvitettävä laskuvarjon tarvittava koko. Tarkemmin ottaen on laskettava, kuinka suuri laskuvarjon pinta-alan on oltava, jotta se täyttää vaatimukset.
On loogista, että mitä suurempi laskuvarjo on, sitä hitaammin kappale laskeutuu. Myöhemmin tämä periaate todistetaan perusyhtälöillä.
Vaikka olisi hyödyllistä hidastaa CanSatin laskeutumista mahdollisimman paljon, olemme määrittäneet rajan, jotta CanSat laskeutuu mahdollisimman lähelle laukaisualuetta. Jos CanSat laskeutuu liian hitaasti, se voi leijua kilometrien päähän tuulen mukana, mikä ei ole sallittua eikä toivottavaa. Turvallisuussyistä myös enimmäislaskeutumisnopeus on määritetty.
Hyödynnämme laskuvarjon suunnittelussa yksinkertaista fysiikkaa. Arvioimme laskuvarjon pinta-alan yksinkertaistetun mallin avulla, minkä jälkeen voimme aloittaa varjon valmistamisen.
Laskeutumisen aikana CanSatiin vaikuttaa kaksi voimaa oikealla olevan kuvan mukaisesti. Painovoima vetää tölkkiä ja kiihdyttää sen nopeutta maata kohti, ja laskuvarjon ilmanvastus vaikuttaa CanSatiin päinvastaisesti ja hidastaa sen laskeutumista. Nämä voimat on esitetty oikealla olevassa kuvassa.
Kun CanSat on laukaistu, painovoima saa sen kiihtymään. Ilmanvastus vaihtelee CanSatin nopeuden mukaan. Kun nopeus on alhainen, ilmanvastus on pienempi kuin painovoima. Kun nopeus kasvaa, ilmanvastuskin lisääntyy, ja muutaman sekunnin kuluttua laskuvarjon ilmanvastus on yhtä suuri kuin painovoima. Sen jälkeen kiihtyvyys on nolla ja CanSat laskeutuu tasaisella nopeudella. Tämän vakionopeuden on oltava suurempi kuin vaatimuksissa määritetty vähimmäislaskeutumisnopeus. Seuraavia laskelmia varten käytämme tätä vähimmäisarvoa CanSatin vakionopeutena.
