Wenn Menschen fliegen könnten,
ohne Hilfsmittel und Maschinen,
was meinst du, wie schnell würden wir dann sein?
Der Weltrekord im Jahr 2012
für den schnellsten Kurzstreckensprint
liegt bei etwa 43 km/h.
Die Laufgeschwindigkeit hängt davon ab,
wie viel Kraft von den Beinen des Läufers ausgeübt wird,
und laut Newtons zweitem Gesetz der Bewegung
ist Kraft das Produkt von Masse mal Beschleunigung.
Newtons drittes Gesetz besagt,
dass jeder Kraft
immer eine gleich große und entgegengerichtete Kraft entgegenwirkt.
Das heißt also, dass man beim Laufen
einen Boden haben muss, um sich davon abzudrücken,
und der Boden "drückt gegen" die Füße des Läufers.
Fliegen ist daher eigentlich
vielmehr wie schwimmen.
Im Moment ist Michael Phelps der schnellste Mensch im Wasser
und der am meisten ausgezeichnete Olympiateilnehmer aller Zeiten.
Rate mal, wie schnell er schwimmt?
Die Antwort wird dich überraschen.
Sein Geschwindigkeitsrekord
liegt bei weniger als 8 km/h.
Ein Kind kann Michael Phelps im Wasser
leicht überholen, wenn es neben ihm herläuft.
Aber warum ist das so?
Kommen wir noch mal auf Newtons 3. Gesetz der Bewegung zurück.
Wenn wir laufen, bewegen wir uns vorwärts,
indem sich unsere Füße am Boden abdrücken
und der Boden "zurück drückt",
und uns somit vorantreibt.
Der Boden ist fest.
Laut Definition bedeutet das,
dass die Partikel an Ort und Stelle eingeschlossen sind
und "zurück drücken" müssen anstatt auszuweichen,
aber Wasser ist flüssig und fließt sehr leicht.
Bewegen wir unsere Gliedmaßen, um das Wasser wegzudrücken,
kann ein Teil der Wassermoleküle
einfach den anderen ausweichen anstatt "zurück zu drücken".
Kommen wir nun zum Fliegen.
In der Luft haben die Partikel
noch mehr Freiraum, um einander auszuweichen,
also verschwenden wir hier noch viel mehr Energie.
Wir müssten sehr viel Luft wegdrücken,
um uns vorwärts zu bewegen.
Astronauten bewegen sich im Weltall,
in der Schwerelosigkeit, in Shuttles,
indem sie an Hebeln ziehen, die an der Decke
und am Boden des Shuttles angebracht sind.
Stell dir vor, du hättest die Fähigkeit zu schweben.
Wie würdest du dich mitten auf der Straße bewegen?
Du würdest nicht sehr weit kommen,
wenn du durch die Luft "schwimmst", oder?
Nein, eher nicht!
Nehmen wir einmal an, du könntest schweben,
mit genügend Geschwindigkeit, um dich tatsächlich zu bewegen.
Dann reden wir mal über deine Flughöhe.
Gemäß dem Gesetz
der Zustandsgleichung idealer Gase
haben Druck und Temperatur eine positive Wechselbeziehung,
das heißt, sie steigen und fallen gemeinsam.
Das ist so, weil sich das Volumen der Luft
mit weniger Druck vergrößert,
und somit haben die Moleküle mehr Raum, sich zu bewegen,
ohne dass sie aufeinanderstoßen und Hitze erzeugen.
Da der Atmosphärendruck in großen Höhen
viel niedriger ist,
würde es eisig kalt sein,
wenn du über den Wolken flögest.
Dann müsstet du dich warm einpacken,
um dein Körperkerntemperatur
über 35 Grad Celcius zu halten,
ansonsten würdest du heftig frösteln,
du würdest allmählich geistig verwirrt sein
und fielst schließlich vom Himmel,
weil du deine Muskeln
wegen Unterkühlung nicht mehr kontrollieren könntest.
Also die Zustandsgleichung idealer Gase besagt:
Wenn der Druck fällt,
steigt das Volumen des Gases an.
Flögest du zu schnell ganz gerade in die Höhe,
würde sich das reaktionsträge Gas in deinem Körper rasend schnell ausbreiten,
so wie Limonade zischt, wenn sie geschüttelt wird.
Dieses Phänomen wird als
"Dekompressionskrankheit"
oder auch "Taucherkrankheit" bezeichnet,
da Tiefseetaucher dies durchleben,
wenn sie zu schnell nach oben gehen.
Das Ergebnis davon sind Schmerzen,
Lähmung
oder sogar Tod --
es hängt davon ab, wie schaumig das Blut wird.
Also gut, sagen wir, du willst
nur ein paar Meter über dem Boden fliegen,
wo du noch die Straßenschilder sehen und locker Sauerstoff einatmen kannst.
Du brauchst jedoch eine Schutzbrille und einen Helm,
um dich vor Vögeln,
Insekten,
Straßenschildern
elektrischen Kabeln
und anderen fliegenden Menschen zu schützen,
einschließlich fliegenden Polizisten,
immer bereit, dir ein Knöllchen zu geben,
wenn du nicht die Flugregeln befolgst.
Denk daran: Hast du einen Zusammenstoß in der Luft
und wirst bewusstlos,
gehst du in den freien Fall über,
bis du auf dem Boden aufschlägst.
Ohne die Gesellschaft oder die Gesetze der Physik
wäre es total super, fliegen zu können.
Aber selbst wenn wir alle einfach so
ein paar Meter über dem Boden herum schweben könnten
und uns nur im Schneckentempo bewegen würden,
wäre es trotzdem eine coole Fähigkeit, die ich haben möchte.
Du nicht auch?
Dachte ich mir's doch.
Welche Physiklektion über die Superkräfte
wirst du als nächste erkunden?
Veränderung des Körpergewichts,
Supergeschwindigkeit,
Fliegen,
Superkraft,
Unsterblichkeit
oder
Unsichtbarkeit?