If humans could fly, without tools and machines, how fast do you think we would go? As of 2012, the world record for fastest short-distance sprint speed is roughly 27 miles per hour. Running speed depends on how much force is exerted by the runner's legs, and according to Newton's Second Law of Motion, force is the product of mass times acceleration. And Newton's Third Law states that for every action, there is an equal and opposite reaction. So, that means running requires having a ground to push off from, and the ground pushes back against the runner's foot. So, flying would actually be more similar to swimming. Michael Phelps is currently the fastest human in water and the most decorated Olympian of all time. Guess how fast he swims? The answer may surprise you. His fastest recorded speed is less than 5 miles per hour. A child on the ground can easily outrun Michael Phelps in water, but why is that? Well, let's go back to Newton's Third Law of Motion. When we run, we move forward by pushing against the ground with our feet and the ground pushes back, propelling us forward. The ground is solid. By definition, it means the particles are essentially locked into place and must push back instead of getting out of the way, but water is liquid and flows easily. When we move our limbs to push back against the water, a part of the water molecules can just slide past one another instead of pushing back. Now, let's think about flying. Air has a lot more free space for particles to move past one another, so even more of our energy would be wasted. We would need to push a lot of air backwards in order to move forward. Astronauts move around in shuttles in zero gravity when they're in outer space by pulling on handles installed on the ceiling walls and floors of the shuttle. Now, imagine you were given the ability to float. How would you move around in the middle of the street? Well, you wouldn't get very far by swimming in air, would you? Nah, I don't think so! Now, assuming you were granted the ability to float and the speed to move around efficiently, let's discuss the height of your flight. According to the Ideal Gas Law, P-V N-R-T, pressure and temperature has a positive correlation, meaning they increase and decrease together. This is because the air expands in volume with less pressure, so the molecules have more room to wander around without colliding into each other and creating heat. Since the atmospheric pressure is a lot lower in high altitudes, it would be freezing cold if you were flying above the clouds. You'd need to wrap yourself up to keep your core body temperature above 95 degrees Fahrenheit, otherwise you'd start shivering violently, gradually becoming mentally confused and eventually drop out of the sky due to loss of muscle control from hypothermia! Now, the Ideal Gas Law implies that as the pressure decreases, gas volume increases. So, if you were to fly straight up too quickly, the inert gas in your body would rapidly expand the way soda fizzes up when shaken. The phenomenon is called "the bends," decompression sickness, or "divers disease" since deep sea scuba divers experience this when they come up too quickly. This results in pain, paralysis, or death, depending on how foamy your blood becomes. Okay, well, let's say you want to fly just a few meters above the ground where you can still see the road signs and breath oxygen with ease. You'll still need goggles and a helmet to protect you from birds, insects, street signs, electrical wires, and other flying humans, including flying cops ready to hand you a ticket if you don't follow the flying rules, buddy. Now remember, if you have a collision mid-air that knocks you unconscious, you would experience free fall until you hit the ground. Without society or the laws of physics, flying would be a totally awesome ability to have. But, even if we could all just float around a few feet above the ground and only moving at a snail's pace, I'm telling you, it's still a cool ability that I'd want, wouldn't you? Yeah, I thought so. Now, which superpower physics lesson will you explore next? Shifting body size and content, super speed, flight, super strength, immortality, and invisibility.
Si les humains pouvaient voler, sans outils ni machines, à quelle vitesse pensez-vous que nous irions ? À partir de 2012, le record du monde de la plus grande vitesse sur courte distance en sprint est d'environ 43 km / heure. La vitesse de course dépend de la force exercée par les jambes du coureur, et selon la deuxième loi du mouvement de Newton, la force est le produit de la masse par l'accélération. Et la troisième loi de Newton stipule que, pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Donc, ça signifie que courir exige d'avoir un sol à repousser, et que le sol repousse le pied du coureur. Voler serait donc en fait plus proche de la natation. Michael Phelps est actuellement l'homme le plus rapide dans l'eau et le plus médaillé aux Jeux olympiques de tous les temps. Devinez à quelle vitesse il nage ? La réponse peut vous surprendre. Sa vitesse la plus rapide enregistrée est inférieure à 8 km / heure. Un enfant qui marche peut facilement dépasser Michael Phelps dans l'eau, mais pourquoi ? Bien, revenons à la troisième loi du mouvement de Newton. Quand nous courons, nous avançons en poussant le sol avec les pieds et le sol nous repousse, nous propulsant vers l'avant. Le sol est solide. Par définition, ça veut dire que les particules sont essentiellement maintenues en place et doivent repousser au lieu de s'écarter, mais l'eau est liquide et s'écoule facilement. Quand nous déplaçons nos membres pour repousser l'eau, une partie des molécules d'eau peuvent glisser simplement l'une devant l'autre au lieu de repousser. Maintenant, nous allons penser à voler. L'air a beaucoup plus d'espace libre pour que les particules passent les unes devant les autres, donc encore plus de notre énergie serait perdue. Nous aurions besoin de pousser beaucoup d'air vers l'arrière afin d'aller vers l'avant. Les astronautes se déplacent dans les navettes en apesanteur quand ils sont dans l'espace en tirant sur des poignées installées sur les plafonds et les planchers de la navette. Maintenant, imaginez qu'on vous ait donné la capacité de flotter. Comment vous déplaceriez-vous au milieu de la rue ? Eh bien, vous n'iriez pas très loin en nageant dans l'air, n'est-ce pas ? Non, je ne pense pas ! En supposant qu'on vous ait accordé la capacité de flotter, et la vitesse pour vous déplacer efficacement, discutons de la hauteur de votre vol. Selon la Loi des gaz parfaits, P-V N-R-T, la pression et la température ont une corrélation positive, c'est-à-dire qu'elles augmentent et diminuent ensemble. C'est parce que l'air se dilate en volume quand la pression diminue, donc les molécules ont plus de place pour bouger sans entrer en collision les unes avec les autres et créer de la chaleur. Étant donné que la pression atmosphérique diminue beaucoup à haute altitude, il ferait un froid glacial si vous voliez au-dessus des nuages. Vous devriez bien vous emmitouffler pour garder votre température corporelle centrale au-dessus de 35° C, ou vous commenceriez à trembler violemment, et vous perdriez peu à peu la tête et finiriez par tomber du ciel en raison de la perte de contrôle musculaire due à l'hypothermie ! Maintenant, la Loi des gaz parfaits implique que quand la pression diminue, le volume de gaz augmente. Donc, si vous voliez vers le haut trop vite, les gaz inertes dans votre corps entreraient rapidement en expansion comme un soda fait des bulles quand on le secoue. Le phénomène est appelé « maladie des caissons » « mal de décompression », ou « maladie des plongeurs » étant donné que les plongeurs en eau profonde en souffrent quand ils remontent trop rapidement. Ça se traduit par des douleurs, une paralysie, ou la mort, selon la quantité de bulles dans votre sang. Bon, eh bien, disons que vous voulez voler à quelques mètres au-dessus du sol où vous pouvez encore voir les panneaux de signalisation et respirer facilement de l'oxygène. Il vous faudra quand même des lunettes et un casque pour vous protéger des oiseaux, des insectes, des panneaux routiers, des fils électriques, et d'autres hommes volants, y compris les flics volants prêt à vous mettre un PV si vous ne suivez pas les règles de vol, mon pote. N'oubliez pas, si vous entrez en collision à mi-air, qui vous rend inconscient, vous feriez une chute libre jusqu'à ce que vous heurtiez le sol. Sans la société ou les lois de la physique, ce serait absolument génial de pouvoir voler. Mais, même si nous pouvions tous flotter à quelques pieds au-dessus du sol et ne nous déplacer qu'à une allure d'escargot, je vous assure, ça reste une capacité cool que je voudrais avoir, pas vous ? Oui, c'est ce que je pensais. Maintenant, quelle leçon de physique sur un superpouvoir allez-vous examiner ensuite ? Changer de taille et de contenu, la super vitesse, le vol, la super force, l'immortalité, et l'invisibilité.