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.
Nếu con người ta có thể bay, mà không cần công cụ và máy móc hỗ trợ, bạn nghĩ rằng chúng ta sẽ bay nhanh cỡ nào ? vào năm 2012, theo kỷ lục thế giới tốc độ chạy nước rút cự ly ngắn nhanh nhất là vào khoảng 27 dặm / giờ. Tốc độ chạy phụ thuộc vào bao nhiêu lực được tạo ra từ chân vận động viên, và theo định luật thứ hai Newton về chuyển động, lực là tích của khối lượng và gia tốc. Và định luật thứ ba của Newton nói rằng trong mọi trường hợp tác động, sẽ tồn tại một lực có cùng phương, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều. Vì vậy, điều đó có nghĩa là việc chạy như vậy đòi hỏi phải có một mặt đất để tạo lực đẩy, và mặt đất tạo ra một phản lực chống lại tác động của bàn chân vận động viên. Thế nên, bay thực sự sẽ tương tự như bơi vậy. Michael Phelps, hiện nay, là người bơi nhanh nhất thế giới và cũng là người ẵm được nhiều huy chương Olympic nhất mọi thời đại Đoán xem anh ấy bơi nhanh đến cỡ nào? Câu trả lời có thể làm bạn ngạc nhiên đấy. Tốc độ nhanh nhất được ghi nhận của anh ta là ít hơn 5 dặm / giờ. Một đứa trẻ trên mặt đất có thể dễ dàng vượt mặt Michael Phelps khi ở trong nước, nhưng tại sao lại như vậy? Vâng, hãy trở về với định luật thứ ba của Newton về chuyển động. Khi chạy, chúng ta di chuyển về phía trước bằng việc tạo lực đẩy lên mặt đất bằng chân của mình và mặt đất tạo ra một phản lực trở lại, ném chúng ta về phía trước. Mặt đất là chất rắn. Theo định nghĩa, điều đó có nghĩa là các hạt phân tử về cơ bản đang bị khóa chặt vào vị trí và phải tạo ra phản lực thay vì bật tung ra nhưng nước là chất lỏng và chảy đi một cách dễ dàng. Khi chúng ta cử động tay chân để tạo lực đẩy chống lại nước, một phần của các phân tử nước chỉ cần trượt qua nhau thay vì tạo ra phản lực. Bây giờ, hãy suy nghĩ về bay lượn. Không khí có rất nhiều không gian trống cho các hạt di chuyển trượt qua nhau, vì thế chúng ta sẽ phải cần nhiều năng lượng hơn Chúng ta cần phải đẩy ngược rất nhiều không khí để có thể di chuyển về phía trước. Các phi hành gia di chuyển trong tàu con thoi ở môi trường không trọng lực khi ở ngoài không gian bằng cách kéo các tay nắm trên các bức tường trần và sàn của tàu con thoi. Bây giờ, hãy tưởng tượng bạn có được khả năng thả nổi. Làm thế nào bạn di chuyển khi ở giữa đường phố? Vâng, bạn sẽ không đi xa bằng cách bơi lội trong không khí được đâu? Không, tôi không nghĩ như vậy! Bây giờ, giả sử bạn đã có khả năng thả nổi và tốc độ để di chuyển một cách hiệu quả, hãy thảo luận về độ cao của chuyến bay của bạn. Theo định luật về khí lý tưởng P-V N-R-T, áp suất và nhiệt độ có một mối tương quan tích cực với nhau, nghĩa là chúng cùng tăng và cùng giảm. Đó là bởi vì không khí giãn nở về thể tích khi có ít áp lực, Vì vậy, các phân tử có nhiều không gian để lởn vởn xung quanh mà không phải va chạm vào nhau và sinh nhiệt. Vì áp suất khí quyển là rất thấp khi ở độ cao đáng kể, nên sẽ rất là lạnh nếu bạn bay lượn trên những đám mây kia. Bạn sẽ phải quấn mình để giữ ấm cho cơ thể ở nhiệt độ trên 35 độ C, Nếu không, bạn sẽ bắt đầu run lên cầm cập, rồi dần dần bị rối loạn tinh thần và cuối cùng là rơi xuống từ trên cao do mất kiểm soát cơ bắp mà nguyên nhân là vì chứng hạ thân nhiệt! Giờ đây, ngụ ý của định luật về khí lý tưởng là khi áp lực giảm, khối lượng khí tăng lên. Vì vậy, nếu bạn bay lên quá nhanh, khí trơ trong cơ thể của bạn sẽ nhanh chóng giãn nở như cách mà soda sủi bọt lên khi bị rung lắc. Hiện tượng đó được gọi là "sự uốn cong" chứng giảm sức ép, hoặc "bệnh của thợ lặn " vì các thợ lặn biển sâu trải nghiệm điều này khi họ trồi lên mặt nước quá nhanh. Điều này dẫn đến các cơn đau, tê liệt, hoặc cái chết, tùy thuộc vào việc máu của bạn sẽ sủi bọt như thế nào. Ok, Vâng, hãy cứ nói rằng bạn chỉ muốn bay cách mặt đất một vài mét nơi bạn vẫn có thể nhìn thấy các biển báo giao thông và hít thở không khí một cách dễ dàng. Bạn vẫn cần kính bảo hộ và một mũ bảo hiểm để bảo vệ mình khỏi các loài chim, côn trùng, các biển báo trên đường, các dây điện, và những con người bay lượn khác, bao gồm cả cảnh sát bay sẵn sàng cho bạn một vé phạt nếu bạn không tuân theo các quy định về bay lượn. Bây giờ, hãy nhớ rằng, nếu bạn gặp phải một vụ va chạm giữa không trung tai nạn khiến bạn rơi vào trạng thái vô thức, bạn sẽ trải nghiệm một cú rơi tự do cho đến khi va vào mặt đất. Nếu không có xã hội hoặc các định luật vật lý, bay lượn sẽ là một khả năng hoàn toàn tuyệt vời để sở hữu. Tuy nhiên, ngay cả khi chúng ta có thể chỉ thả nổi lềnh bềnh cách mặt đất dăm ba thước và chỉ di chuyển ở tốc độ rùa bò, Tôi nói bạn nghe, đó vẫn là một khả năng tuyệt vời mà tôi thèm muốn, đúng không? Vâng, tôi nghĩ vậy. Giờ thì, những bài học vật lý về siêu năng lực nào mà bạn sẽ tìm hiểu tiếp theo? Chuyển đổi kích thước cơ thể siêu tốc, bay lượn, siêu mạnh , bất tử, và tàng hình.