Some superheros can move faster than the wind. The men in Apollo 10 reached a record-breaking speed of around 25,000 miles per hour when the shuttle re-entered the Earth's atmosphere in 1969. Wouldn't we save a lot of time to be able to move that fast? But what's the catch? Air is not empty. Elements like oxygen and nitrogen, even countless dust particles, make up the air around us. When we move past these things in the air, we're rubbing against them and creating a lot of friction, which results in heat. Just like rubbing your hands together warms them up or rubbing two sticks together makes fire, the faster objects rub together, the more heat is generated. So, if we're running at 25,000 miles per hour, the heat from friction would burn our faces off. Even if we somehow withstood the heat, the sand and dirt in the air would still scrape us up with millions of tiny cuts all happening at the same time. Ever seen the front bumper or grill of a truck? What do you think all the birds and bugs would do to your open eyes or exposed skin? Okay, so you'll wear a mask to avoid destroying your face. But what about people in buildings between you and your destination? It takes us approximately one-fifth of a second to react to what we see. By the time we see what is ahead of us and react to it - time times velocity equals distance equals one-fifth of a second times 25,000 miles per hour equals 1.4 miles - we would have gone past it or through it by over a mile. We're either going to kill ourselves by crashing into the nearest wall at super speed or, worse, if we're indestructible, we've essentially turned our bodies into missiles that destroy everything in our path. So, long distance travel at 25,000 miles per hour would leave us burning up, covered in bugs, and leaves no time to react. What about short bursts to a location we can see with no obstacles in between? Okay, let's say a bullet is about to hit a beautiful damsel in distress. So, our hero swoops in at super speed, grabs her, and carries her to safety. That sounds very romantic, but, in reality, that girl will probably suffer more damage from the hero than the bullet if he moved her at super speed. Newton's First Law of Motion deals with inertia, which is the resistance to a change in its state of motion. So, an object will continue moving or staying at the same place unless something changes it. Acceleration is the rate the velocity changes over time. When the girl at rest, velocity equals zero miles per hour, begins accelerating to reach the speed within seconds, velocity increases rapidly to 25,000 miles per hour, her brain would crash into the side of her skull. And, when she stops suddenly, velocity decreases rapidly back to zero miles per hour, her brain would crash into the other side of her skull, turning her brain into mush. The brain is too fragile to handle the sudden movement. So is every part of her body, for that matter. Remember, it's not the speed that causes the damage because the astronauts survived Apollo 10, it's the acceleration or sudden stop that causes our internal organs to crash into the front of our bodies the way we move forward in a bus when the driver slams on the brakes. What the hero did to the girl is mathematically the same as running her over with a space shuttle at maximum speed. She probably died instantly at the point of impact. He's going to owe this poor girl's family an apology and a big fat compensation check. Oh, and possibly face jail time. Doctors have to carry liability insurance just in case they make a mistake and hurt their patients. I wonder how much superhero insurance policy would cost. Now, which superpower physics lesson will you explore next? Shifting body size and content, super speed, flight, super strength, immortality, and invisibility.
Alcuni supereroi sono più veloci del vento. La navicella dell'Apollo 10 raggiunse la velocità record di 40 000 km/h durante il rientro nell'atmosfera terrestre nel 1969. Quanto tempo risparmieremmo se viaggiassimo così veloci? Ma dov'è l'inghippo? L'aria non è "vuota", ma è formata di ossigeno, azoto e granelli di polvere. Quando ci muoviamo, urtiamo queste particelle, generando attrito e quindi calore. Proprio come quando sfreghiamo le mani o due bastoncini per accendere il fuoco. Più attrito causiamo e più generiamo calore. Se corressimo a 40 000 km/h il calore generato dall'attrito ci brucerebbe il viso. Anche se riuscissimo a sopportare il calore i granelli di polvere nell'aria ci causerebbero milioni di micro-tagli. Avete mai visto il parabrezza di un camion? Immaginate come vi ridurreste con tutti quegli insetti sul viso. Potreste usare una maschera per proteggervi. Ma come evitereste le persone e gli edifici lungo il tragitto? Occorrono 0,2 secondi per reagire a quello che vedete. Prima di poter reagire ed evitarli... Tempo x velocità = distanza =. 0,2 secondi x 40.000 km/h = 2400 km... Li avreste attraversati o sorpassati da più di un chilometro. Quindi o vi sareste suicidati andando a sbattere contro un muro oppure, se foste invincibili, sareste come un missile che distrugge qualsiasi cosa. Insomma, se correste a 40.000 km/h andreste a fuoco, sareste coperti di insetti e non avreste tempo di reagire. E se il tragitto fosse breve e non ci fossero ostacoli? Mettiamo che una pallottola stia per colpire una bellissima damigella in pericolo. Il supereroe arriva a super velocità, la afferra e la salva. È tutto così romantico. In realtà, la pallottola avrebbe fatto meno danni di uno spostamento così brusco. La prima legge di Newton riguarda l'inerzia, ovvero la resistenza di un corpo al cambiamento di moto. Per cui, il moto di un oggetto non cambia se non viene alterato. L'accelerazione è l'aumento di velocità nell'unità di tempo. La velocità della ragazza da ferma è 0 km/h. Ma, quando viene spostata, la sua velocità aumenta fino a raggiungere i 40.000 km/h. Il suo cervello urta la parte posteriore del cranio. Quando si ferma di colpo la velocità torna a 0 km/h. Il cervello si riduce in poltiglia urtando la parte frontale del cranio. Il cervello, come gli altri organi, non tollera gli sbalzi di velocità. Il problema non è la velocità, come dimostra il caso dell'Apollo 10 ma l'accelerazione o le brusche frenate che spingono gli organi interni in avanti, come nel caso delle frenate in autobus. È come se il supereroe avesse investito la ragazza con un missile spaziale a velocità supersonica. La poverina sarebbe morta sul colpo. E il supereroe avrebbe dovuto scusarsi con i suoi cari e risarcirli a dovere. E sarebbe finito in galera. I medici hanno una polizza che li copre se qualcosa va storto. Chissà quanto costerà l'assicurazione dei supereroi? Quale lezione di fisica sui superpoteri vuoi guardare adesso? Mutamento di statura o dimensioni? Velocità sovrumana? Volo? Forza sovrumana? Immortalità? Oppure... Invisibilità?