Falling physics that Every Climber Needs to know

Aqui diz kilonewtons

Depois deste vídeo,

você saberá mais do que

provavelmente 99% dos escaladores

sobre o que estes kilonewtons
realmente significam,

e quais forças estão envolvidas
em quedas reais.

Vou explicar por quê
quedas muito, muito grandes

são frequentemente mais suaves
que quedas pequenas

Mas primeiro, vamos descobrir o que é força.

Eu gosto de brincar com
meus seguidores do Instagram,

então pedi para eles responderem
o que vem à cabeça

quando eles ouvem a palavra 'força'.

Metade das pessoas disse

que é algo a ver com
"Star Wars".

Justo.

E antes que você pense

que metade dos meus
seguidores são realmente espertos,

Tenho que dizer que a maioria
nem sequer votou.

Então imagine algo assim...

O que é força?

(música animada)
(sons eletronicos)

Ok, mas os que quiseram
soar inteligentes

Disseram que força é
massa vezes aceleração

que é formula que Newton,
este cara aqui,

chegou.

- [Newton] 'Ooh yaa'

E é por isto que medimos
força em Newtons

O que pra mim é meio
engraçado pensar,

Imagine Newton.

(Musica suave)

Então nos medimos
massa em kilogramas,

e medimos aceleração
em metros por segundo ao quadrado.

Então devemos medir força em
Newtons.

(palmas)

Então para por esta fórmula
em perspectiva,

É assim, um Newton,
este cara,

está empurrando
um kilograma de massa

e isto faz esta massa acelerar

a um metro por segundo, a cada segundo.

Aqui temos um mosquetão.

Se eu colocar todo
meu peso sobre ele, assim,

a pergunta é, qual é a
força neste exato momento

sobre o mosquetão ?

Se olharmos novamente para a fórmula,

podemos dizer que a massa
é a minha massa

multiplicada pela aceleração.

Que aceleração?
Eu to pendurado na árvore.

Não há movimento,
não há aceleração.

ou há aceleração ?

(música animada)

Veja, você provavelmente
já viu este experimento antes,

Eu tenho um objeto pesado
e um objeto leve.

E a pergunta é, se eu os deixar cair

ao mesmo tempo

qual atingirá o solo primeiro ?

Vamos tentar.

Sim, eles chegam ao mesmo tempo

Por que é isto que a gravidade faz,

Ela faz os objetos cairem com
exatamente a mesma aceleração

de 9.8 metros por segundo por segundo

Então eu estou pendurado no mosquetão,

a gravidade está me puxando para baixo;

Mas para que eu possa
não me mover para baixo,

tem que haver uma força oposta,
me puxando para cima.

Aqui eu tenho uma mola.

Enquanto a gravidade está
puxando a pedra para baixo,

a mola está puxando
a pedra para cima

O mosquetão então é na verdade
uma mola muito muito rígida

que está me puxando para cima.

As moléculas do mosquetão,
quando estou pendurado nele,

estão sendo separadas,

mas elas querem ficar juntas,
então elas fazem uma força oposta.

Você não pode ver esta expansão
do mosquetão

com forças baixas,
mas pode com forças grandes.

Acontece então que este mosquetão

tem que acelerar o meu peso para cima

aos mesmos 9.8 metros
por segundo ao quadrado

O que é aproximadamente 600 Newtons

Sim, 600 destes são necessários para
segurar um magrelo como eu.

Ok, continuando, o mosquetão diz

que ele pode segurar 26 kilonewtons.

Kilonewton é basicamente
mil Newtons

Então significa que
poderia segurar 40 eus

Queria ter uma máquina de clonagem

para demonstrar isto para vocês.

Imaginine quantos videos
estes 'eus' poderiam criar.

(música)

Então se você quiser nos ver
criando mais videos como este,

clique no 'join', realmente ajuda.

Eu prometo que vou gastar
cada centavo

que eu ganhar de vocês
comprando uma máquina de clonagem.

Aproveite!

Ok, então você pode pendurar 40 eus

em um único mosquetão,
bem impressionante.

No entanto há algumas coisas que
você precisa saber.

Primeiramente, todas estas
especificações

são para equipamentos novos,

desgaste não entra na especificação.

Quão ruim é isso ?

Bem, eu perguntei ao meu amigo
Ryan do canal de YouTube,

HowNOTtoHighline por que ele tem um hobby

de quebrar coisas.

E de acordo com os testes dele,

a maioria dos metais tende
a durar bastante.

Mas com tecidos
a coisa é bem diferente.

- [Ryan] Fita da Black Diamond com
22 kilonewtons MBS

(som de máquina)

(estalo metálico)

O que ? Era o MBS de 22 kilonewtons?

- [Homem] Sim.

- É, a fita de 22 kilonewtons
quebrou com 6.

E aqui vai outra.

- [Ryan] Woo, ótima condição.

- [Homem] Não tomaria queda nela.

- [Ryan] Não, não caia.

Eu amarraria meu cachorro com ela.

(barulho de máquina)

Certo.

- [Homem] Não amarraria um cachorro
muito grande.

- [Ryan] Vamos ver quão grande

poderíamos amarrar com isto.

Ohh, um Chiuaua.

(homem ri)

- Então se você é uma dessas pessoas

que gosta de economizar
e usar

fitas muito velhas e gastas,
boa sorte.

- [Ryan] 24 kilonewtons,

(barulho de máquina)

não esticou muito

Oh, adivinha, adivinha.

- [Homem] Eu vi.

- [Ryan] 4 Kilonewtons,
que porra é essa cara?

- 4000 Newtons, ok quanto
esta fita aguenta?

Bem fácil.

Divida 4000 por 9.8.

Se quiser mais fácil, divida por 10
e você tem 400 kilogramas.

Parece muito.
Não ? 400 kilogramas?

Bem, todas estas conversões de
força para kilogramas

que eu tenho falado até
o momento

são baseadas no fato de
que o peso é pendurado estaticamente.

Uma vez que as coisas começam
a cair, tudo muda.

- [Homem] Vai.

(estalo metálico)

- O que acabamos de ver é um
clipe da DMM,

onde eles deixam cair
uma massa de 80kg,

e quebra uma fita de Dyneema novinha.

Meu objetivo agora não é assutá-lo
ao contrário.

Quero chamar atenção ao fato
que equipamentos de escalada

não são mágicos, e se você
usá-los inadequadamente, eles podem falhar.

Fato engraçado, sabe esta
piada que o escaladores

gostam de fazer quando
eles falham nas suas escaladas

Que hoje é um dia de gravidade elevada?

Bem, acontece que é verdade.

A gravidade muda mês a mês.

Então se você é um desses

que gosta de reclamar
da umidade,

da temperatura, agora
você tem o direito de reclamar

que hoje é um dia de gravidade ruim, yaay!

Ok, vejamos o que acontece

quando objetos como nós,
escaladores, caem.

Esta foi uma queda de 10 metros.

Vejamos quanta força esta queda

poderia gerar para o escalador.

A fórmula para isto seria bem similar

ao que tínhamos antes, exceto que temos
que multiplicar

isto pela distância que o escalador
está caindo.

e dividir pela distância que o escalador
está freando.

E você notou

quão suave foi a queda para o escalador ?

Então se imagine dirigindo um carro
na rodovia

e pressionando o freio gentilmente
até parar por completo.

Sem problemas, correto ?

Agora imagine que você
não está tão rapido,

você está na cidade, dirigindo devagar,

mas vocẽ senta o pé no freio,

Não seria agradável, correto?

Aqui vai a primeira coisa que eu
quero que você lembre

deste video, o impacto
no escaldor

será sempre multiplicado pela distância

que o escalador caiu livre,
dividido pela distância

da frenagem

Vamos calcular, a distância em queda livre

foi mais ou menos quatro costuras

e a frenagem foi

duas costuras e meia

E temos aproximadamente 860 Newtons

Ou, se a substituírmos por
um escalador padrão

de 80 kilogramas, seria
próximo de 1.3 kilonewtons

o que não é muito.

Embora esta fórmula tenha
um pequeno problema

pois dará sempre um valor
ligeiramente menor

do que seria na vida real.

Mas mostrar como calcular
de forma precisa

significaria que a maioria de vocês

sairia do vídeo exatamente aqui.

Não precisamos fazer isto,

pois podemos contar com
dados experimentais reais

E quem é o cara para nos
fornecer estes dados?

- Oi, eu sou Ryan Jenks e ...

E isto basta de propaganda
para você

O que eles fizeram neste vídeo,

eles colocaram um dispositivo
medindo a força no escalador

e realizaram uma série de quedas.

- (rindo) Zach

Pela Ciência, Woo Hoo

Isto dá 1.87 kN

Na maioria das quedas,
que na minha opinião,

seriam exemplos de boa seg,

a força esteve abaixo de 2 kN.

Agora vamos olhar para
estes dois exemplos extremos

O escalador da esquerda está
cinco metros acima da chapa,

então daria uma queda de 10 metros

mais a sobra no sistema

O seg deu cerca de um
metro de corda

e deve ter mais um metro sobrando

entre as costuras.

No total, estamos
falando de uma queda de 12 metros.

Enquanto que o escalador
a direita está apenas 1 metro acima da chapa

E digamos que o seg está
com muito medo,

e ele vai pegar sem dinamizar

Então estamos falando de uma
queda de 2 metros.

Então uma queda massiva de 12 metros,
ou uma queda pequena de 2 metros;

Qual você acha que será mais
suave para o escalador?

Bem, vejamos, sabemos o quanto

os escaladores cairão
Mas agora precisamos achar

a distância de frenagem
para ambos os casos.

E isto depende de duas coisas.

Primeiro o quanto o seg
é puxado para cima

Numa queda grande,
o seg provavelmente vai voar

uns dois metros, enquanto que numa
queda pequena

vamos assumir um erro comum
entre os iniciantes

onde o seg recolhe a sobra de corda

e não dinamiza a queda.

E o segundo fator é o
alongamento da corda

Os fabricantes de corda afirmam
que se você colocar 80 kg

estaticamente sobre uma corda dinâmica

assim, sem movimento,
a corda vai esticar 10%

E ao alongamento dinâmico,
quando o escalador cai,

pode chegar a 30%

Bem, chegar a 30% não nos ajuda muito.

Precisamos saber a magnitude
do alongamento da corda

para forças entre 2 e 4 kN

que é o range de forças em uma queda.

Novamente, eu estava trocando
mensagens com Ryan.

- Eu vou puxar uma corda dinâmica aqui,

pra ver o quanto ela estica.

Num primeiro momento
pensamos que seria fácil.

Só ir ao parque, e esticar
a corda com diferentes forças.

e medir o alongamento.

Bem, as vezes o fácil é difícil.

Quando você estica a corda
sob uma certa força

e a deixa lá, a força começa

a cair, a corda meio que cede

Apesar de muito interessante,
não é crítico para nós

A única coisa que ele precisava
fazer é puxar a corda

o mais rapído possível até a
força desejada,

a medir o alongamento.

- [Ryan] Ok, meu Deus,
é a marca de sete

6.9 metros... alonga...
quando você puxa

uma corda dinâmica ... a 4 kN.

Mas tem um outro fator
interessante,

quando você solicita a
corda com cargas maiores,

demora um tempo para a corda

voltar ao seu tamanho original.

Isto é conhecido como descanso da corda.

e foi bem legal ver isto em ação.

- [Ryan] Vê o grigri sendo
lentamente puxado de volta ?

Super interessante, provavelmente
bem mais interessante

pra mim do que para você.

Então, depois que ele passou
umas 4 horas no parque

puxando cordas, os
resultados foram que

para forças de 2 a 4 kN,

a corda esticou cerca de 20%.

Fantástico, vamos usar
este número nas contas.

Numa queda grande,
temos 27 metros de corda no total

daria então 5.4 metros de alongamento.

Enquanto que numa queda pequena,
temos 5 metros de corda,

o que daria 1 metro de alongamento.

Contudo, nosso seg está em pânico
e não está dinamizando

então ele vai tirar
metade deste alongamento

deixando apenas 0.5 m
de alongamento para o escalador

Ta-da! A queda enorme

será duas vezes e meia
mais suave para o escalador

que a queda pequena.

Eu adoro curiosidades,

aqui vai mais uma,

imagine que você estava escalando e falhou,

a umidade estava boa,
temperatura boa,

até a gravidade estava boa,

Você ainda pode culpar a lua.

- [Narrador] De fato,

você pesa um milhonésimo
do seu peso a menos

quando a lua está diretamente sobre você.

- Então se você quer subir,
escale quando a lua estiver

diretamente sobre você,
de nada.

Eu lembro que
estava projetando esta via longa

de 35 metros, e a primeira vez
que consegui linkar

todos os cruxes e chegar na parada.

No momento em que
eu estava puxando corda

para clipar a parada.

Meu seg não conseguia me ver direito

Então ele me deu muita corda.

Ainda por cima, a chapa
antes da parada

estava bem, bem longe.

Então quando eu ia clipar

eu desequilibrei e caí

A parede corria rápido
na minha frente

e eu pensei,
por quê ainda estou caindo ?

Hmmm, que estranho.

Aí eu parei, e olhei para cima.

Tinhas umas cinco eu seis costuras
acima de mim

uma queda de uns 15 metros

Mas, a queda foi super suave,
como estar num elevador

Aqui vai outra lição
deste vídeo.

se o escalador está bem alto,

ele tem bastante corda
para absorver a queda.

Contanto que não se choque
contra alguma coisa,

a queda será suave, não importa
o que o seg faça.

Contudo, se o escalador não está tão alto.

ele não tem tanta corda para
absorver a queda,

aí uma seg dinamizada é
bem importante.

E você pode perguntar para
qualquer escalador leve

quantas vezes eles quebraram
o tornozelo

por segs duras.

Ok, vamos trocar o disco um pouco.

Vamos falar de fricção,

pois quanto mais fricção,

mais dura será a queda
para o escalador.

E aqui vai um exemplo
extremo disso.

- Como você pode ver aqui,
a gente fez um 'Z'

Então vai ter muita frição
quando eu cair.

Woo Hoo, pela ciência!

Manda!

Meu Deus!

- Então quando se tem muita fricção,

a corda perto do escalador
estica normalmente,

mas a corda perto do seg
não estica tanto.

É como ter uma corda menor,
e um seg mais pesado

ao mesmo tempo.

E embora a força na cadeirinha

tenha sido apenas 2.5 kN

Uma boa parte da força
estava no pêndulo na parede.

- Manda!

- E assim é como quebramos tornozelos.

Então, estender as costuras ajuda
não só a clipar

e evitar estas situações assim.

(música)

(escalador bufando)

Mas também reduz a força de
impacto para o escalador

Ok, de volta ao teste da DMM

quebrando a fita.

Fitas de Dyneema são bem estáticas,
não esticam quase nada.

Espero que você já tenha compreendido

que esta parada abrupta
gera forças elevadas.

Se não entendeu,
peça para alguém te estapear

Esta parada abrupta na sua cara

vai te fazer entender.

Vamos dar um chute

bem louco e inacurado

de que esta fita vai esticar 5 cm

Então se soltarmos uma massa de 80 kg,

a distância de 120cm,

e a distância de absorção de
apenas 5 cm

estamos falando de 19 kN!

Se isto não quebrar a fita,

certamente vai quebrar você.

Woo, se você ainda está assitindo,

isto provavelmente significa que você

deve ser um pouquinho geek.

Então vai uma sobremesa para você

Não há gravidade.

É, objetos não atraem uns aos outros,

há somente espaço-tempo.

- Você sente que está sendo
empurrado para o chão

não por que tem uma
força chamada gravidade,

mas por que o tempo está
se movendo mais rápido

para a sua cabeça que para seus pés.

Isto é tudo. Os recursos que usei

para criar este vídeo
estão na descrição.

E agora por favor, vá lá e
dê uma moral pro Ryan

por prover todos seus
dados experimentais

que usei neste vídeo.

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Aproveite.