Stel ik spring uit een vliegtuig en heb een emmer water bij. Blijft dat water erin of niet?

Er zit beneden geen druppel water in de emmer. Je komt in een vrije val naar beneden, waar het water zijn eigen leven gaat leiden. Bovendien lukt het je niet de emmer vertikaal te houden en daarnaast waait het water er ook uit.
Maar inderdaad, met andere materie is dat anders. Als je met een emmer met uitgehard beton naar beneden springt, garandeer ik je dat het er beneden nog in zit.

De valsnelheid hangt niet van de soortelijke massa van een object af, maar van de vorm.

Hoe je de emmer ook houdt, het water zal er in elk geval gedeeltelijk uit ontsnappen, omdat het door de wind (luchtweerstand) uit elkaar wordt gezogen, geduwd.

Al snel vormen de slierten ontsnapt water druppels, omdat dit de ideale vorm is die water tijdens het vallen aanneemt.

Wat er ook gebeurt, is dat de waterdruppels de ideale stroomlijn vorm gaan aannemen: bol van voren, spits uitlopend aan de achterkant.

Op die manier valt het water in een gestroomlijnde vorm die de ontwerper van een race-auto jaloers zou maken: de druppels vallen sneller dan jou.

Als de wind het er niet uit blaast het je het probleem dat de dichtheid van de emmer anders is dan die van het water en de vorm van de emmer ligt vast maar de eindsnelheid van de emmer hangt af van in welke stand hij valt.
De emmer zou kunnen gaan draaien en roteren, dus zelfs als de wind het water op zich niet uit de emmer blast (wat zal gebeuren), lijkt het me zeer onwaarschijnlijk dat de cohesie tussen het water en de adhesie tussen het water en de wand van de emmer voldoende is om het water binnenboord te houden, de valsnelheid en de luchtweerstand zullen een verstorende invloed hebben die nodig om het evenwicht waardoor het water in de emmer blijft te handhaven.

Het is moeilijk om te zeggen wat het eerst beneden is, de emmer of het water, welke een veel geringere dichtheid heeft dan het materiaal van de emmer maar met een CW waarde van 0.09 toch een redelijke eindsnelheid haalt.

Ik ga even uit van een metalen emmer (dichtheid ongeveer 8kg/dm3) .

Je ziet dat je vraag veel onbekende factoren heeft en dat maakt een eenduidig antwoord in mijn ogen onmogelijk.

Wel is het zo dat de persoon die beneden staat en de emmer
op het hoofd krijgt mag hopen dat het een kunststofemmer is,

Het water verwaait alleen al door de valsnelheid en zal volgens mij langer werk hebben om beneden te komen, een deel zal zelfs door verneveling verdampt zijn.

Zelfs je eigen valsnelheid kun je enorm beinvloeden door je houding, als je "duikt" haal je wel 200 KM/H wat hoger is dan wanneer je je armen spreidt en zoveel mogelijk luchtweerstand probeert te veroorzaken.

Nee, het water zal niet in de emmer blijven. Door de lage druk op die hoogte zal het water veel sneller verdampen (het zal nog niet beginnen koken als je uit een normaal passagiersvliegtuig springt, die vliegen daar niet hoog genoeg voor).

Wil je vermijden dat je de inhoud van de emmer verliest kies je dus een stof met een zo laag mogelijke dampspanning.

Wil je de invloed van het verdampen verwaarlozen of niet mee rekenen dan zou in theorie het water in de emmer blijven. De valsnelheid is aangezien de emmer en het water zich op identieke afstand van de aarde bevinden namelijk voor beide gelijk. Bovendien kan je de emmer zo houden (recht) dat het water geen weerstand ondervind van de lucht en dus zeker niet trager dan de emmer zou kunnen gaan vallen.

Vergelijk het met een boek en een vel papier die je laat vallen: hou je ze naast elkaar dan valt het boek sneller. Hou je ze echter tegen elkaar met het vel papier vlak boven het boek dan vallen ze even snel. Met het water in de emmer kan het net zo zijn: de positie van de emmer zal dit bepalen.

Dit alles er natuurlijk van uitgaande dat er geen externe storende invloeden zijn.

Direct achter een vallend voorwerp, zal er een onderdruk ontstaan, die het water uit de emmer trekt.
Direct na het springen, zal de versnelling van de persoon en de emmer zo snel gaan, dat het water het even niet kan bijbenen en voor een groot deel de emmer zal verlaten.
Voorbeeld, neem een steelpannetje met water en beweeg dit met een zwaai omlaag, het meeste water zal dan het pannetje verlaten.
Zal je tijdens deze zwaai het pannetje kunnen omdraaien, ( op zijn kop dus) dan zal het meeste water even in het pannetje blijven.
Alles heeft ook met de massa te maken die moet gaan versnellen.