Gdyby ludzie mogli latać
bez pomocy urządzeń i maszyn,
jaką prędkość mogliby osiągnąć?
Od roku 2012 rekord świata
w sprincie krótkodystansowym
wynosi w przybliżeniu 43 km/h.
Prędkość biegania zależy od energii
wytwarzanej przez nogi biegacza.
Według drugiej zasady dynamiki Newtona
siła to masa razy przyspieszenie.
Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona
każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i kierunku,
lecz przeciwnie zwrócona.
Czyli bieganie wymaga powierzchni,
od której można się odepchnąć
i która odpycha nogę biegacza.
Latanie bardziej przypominałoby pływanie.
Michael Phelps jest obecnie najszybszym człowiekiem w wodzie
i najbardziej udekorowanym olimpijczykiem wszech czasów.
Jak szybko potrafi pływać?
Odpowiedź może cię zaskoczyć.
Jego rekordowa prędkość
to mniej niż 8 km/h.
Biegnące dziecko mogłoby
z łatwością go wyprzedzić.
Dlaczego tak jest?
Wróćmy do trzeciej zasady dynamiki Newtona.
Biegnąc, poruszamy się do przodu
przez odpychanie się stopami od ziemi,
która odpycha nas z powrotem,
napędzając do przodu.
Ziemia jest ciałem stałym.
Z definicji oznacza to,
że cząstki ułożone są nieruchomo
i muszą odpychać, a nie usuwać się z drogi.
Woda natomiast jest cieczą i łatwo płynie.
Kiedy poruszamy kończynami,
żeby odepchnąć się od wody,
część molekuł w wodzie
ślizga się pomiędzy sobą,
więc nie odpycha nas z powrotem.
Pomyślmy o lataniu.
W powietrzu cząstki mają
więcej wolnego miejsca, aby się omijać.
Czyli jeszcze więcej energii szłoby na marne.
Musielibyśmy odepchnąć mnóstwo powietrza,
żeby poruszyć się do przodu.
W stanie nieważkości w kosmosie
astronauci poruszają się po wahadłowcach
przy pomocy uchwytów umieszczonych
wewnątrz statku.
Powiedzmy, że potraficie się unosić.
Jak poruszalibyście się na środku ulicy?
Nie zalecielibyście zbyt daleko,
pływając w powietrzu, prawda?
Wątpię!
Gdybyście jednak umieli się unosić
i poruszać dostatecznie szybko,
jak wysoko można by zalecieć?
Według równania Clapeyrona
pV = nRT
ciśnienie i temperatura reagują współmiernie,
czyli razem wzrastają i razem spadają.
Jest tak dlatego, że powietrze
zwiększa objętość w mniejszym ciśnieniu,
więc molekuły mają więcej miejsca na ruch
bez wpadania na siebie i wytwarzania ciepła.
Ciśnienie atmosferyczne jest o wiele niższe
na dużych wysokościach,
więc byłoby ci przeraźliwie zimno
podczas lotu ponad chmurami.
Trzeba by bardzo ciepło się ubrać,
żeby utrzymać temperaturę ciała
powyżej 35 stopni Celsjusza.
Inaczej zaczęłyby się dreszcze,
stopniowe rozkojarzenie,
a w końcu upadek
z powodu utraty kontroli nad mięśniami
spowodowanej hipotermią!
Równanie Clapeyrona sugeruje,
że wraz ze spadkiem ciśnienia
objętość gazu wzrasta.
Gdybyś wzniósł się za szybko,
gaz obojętny w organizmie rozszerzyłby się gwałtownie,
jak potrząśnięty napój gazowany.
Zjawisko to nazywamy
chorobą dekompresyjną
lub chorobą kesonową.
Nurkowie doświadczają jej,
kiedy wynurzą się zbyt szybko,
co może doprowadzić do bólu,
paraliżu
lub śmierci w zależności od tego,
jak bardzo spieni się krew.
Powiedzmy, że chcesz latać
chociaż parę metrów ponad ziemią,
tak, żeby nadal widzieć znaki drogowe
i oddychać swobodnie.
Potrzebne ci będą gogle i kask,
aby uchronić się przed ptakami,
owadami, znakami drogowymi,
kablami wysokiego napięcia
innymi latającymi osobami,
oraz latającymi gliniarzami
gotowymi wlepić mandat
za łamanie przepisów latania.
Pamiętaj, że w razie wypadku w powietrzu
i utraty przytomności
na pewno spadniesz
prosto na ziemię.
Bez innych ludzi albo praw fizyki
latanie mogłoby być ciekawe.
Nawet gdyby chodziło tylko o latanie
parę metrów nad ziemią,
w żółwim tempie
to i tak chciałbym mieć taką supermoc,
a ty?
Też tak myślę.
No to jaka będzie kolejna lekcja
o supermocach?
Zmiana rozmiaru i zawartości ciała,
super prędkość,
latanie
super siła,
nieśmiertelność,
a może ...
niewidzialność?