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.
Sommige superhelden bewegen sneller dan de wind. De mannen in de Apollo 10 haalden een snelheidsrecord van ruim 40.000 kilometer per uur op het moment dat de shuttle in 1969 terugkwam in de atmosfeer van de aarde. Zouden we niet veel tijd besparen als wij zo snel zouden kunnen bewegen? Maar wat is het addertje onder het gras? Lucht is niet leeg. Elementen zoals zuurstof en stikstof zelfs ontelbare stofdeeltjes, vormen de lucht rond ons. Als we langs die dingen in de lucht bewegen, botsen we ertegenaan en creëren een hoop wrijving, en dat geeft hitte. Net zoals je handen warm worden als je ze tegen elkaar wrijft, of twee stokjes tegen elkaar wrijft om vuur te maken. Hoe sneller je voorwerpen tegen elkaar wrijft, hoe meer hitte je opwekt. Dus als we zouden rennen met een snelheid van 40.000 km per uur, zou de wrijvingswarmte ons gezicht wegbranden. Zelfs wanneer we de hitte zouden kunnen weerstaan, zou het zand en het vuil in de lucht miljoenen kleine sneetjes veroorzaken, allemaal tegelijkertijd. Ooit de voorbumper of de grill van een vrachtwagen gezien? Wat denk je dat alle vogels en insecten zouden aanrichten aan je open ogen of blote huid? Ok, dus je draagt een masker om te voorkomen dat je gezicht wordt verwoest. Maar wat dan met mensen in gebouwen tussen jou en je bestemming? We hebben ongeveer één vijfde van een seconde bidug om te reageren op wat we zien. Tegen de tijd dat we zien wat voor ons is en erop hebben gereageerd - tijd maal snelheid is gelijk aan afstand dus één vijfde van een seconde maal 40.000 kilometer per uur is gelijk aan ongeveer 2,3 kilometer - we zouden er meer dan 2 kilometer langs of doorheen gegaan zijn. We zullen zelfmoord plegen door onszelf tegen de dichtstbijzijnde muur te pletten of, erger, als we onkwetsbaar zijn, hebben we in feite onze lichamen tot projectielen gemaakt die alles op hun pad verwoesten. Dus langeafstandsreizen met 40.000 km per uur zorgt ervoor dat we verbranden, bedekt worden met insecten, en laat ons geen tijd om te reageren. Wat dan met korte sprintjes naar een plek die we kunnen zien zonder obstakels op de route? Stel je voor dat een kogel op het punt staat om een mooie dame in moeilijkheden te raken. Onze held komt met supersnelheid aan, grijpt haar, en brengt haar in veiligheid. Dat klinkt heel romantisch, maar, in werkelijkheid zal het meisje waarschijnlijk meer schade oplopen van de held dan van de kogel als hij haar op supersnelheid verplaatst. De eerste wet van Newton gaat over traagheid, dat is de weerstand tegen verandering in de staat van beweging van een voorwerp. Dus een object zal blijven bewegen of zal op dezelfde plaats blijven tenzij iets een verandering aanbrengt. Versnelling is de mate waarin de snelheid in de tijd verandert. Wanneer het meisje vanuit rust (waarbij de versnelling gelijk is aan 0 kilometer per uur) binnen een paar seconden de snelheid moet bereiken neemt die snelheid vliegensvlug toe tot 40.000 kolometer per uur, waarbij haar hersenen tegen één kant van haar schedel worden geplet. En als ze plotseling stopt, neemt de snelheid razendsnel weer af tot 0 km per uur, en zouden haar hersenen tegen de andere kant van haar schedel smakken, waarbij haar brein zou veranderen in pulp. Het brein is te teer om zulke plotselinge bewegingen te verdragen. Eigenlijk geldt dat voor alle delen van haar lichaam. Denk eraan, het is niet de snelheid die de schade veroorzaakt want de astronauten hebben de Apollo 10 overleefd, het is de versnelling of het plotseling stoppen die ervoor zorgen dat onze interne organen tegen de voorkant van ons lichaam botsen op dezelfde manier als we naar voren bewegen in een bus als de chauffeur ineens op de rem gaat staan. Wat de held deed bij het meisje is wiskundig gezien hetzelfde als haar aanrijden met een ruimteveer op maximumsnelheid. Ze zou waarschijnlijk ter plekke overlijden. Hij zal zijn excuses moeten maken aan de familie van het arme meisje en een dikke check ter compensatie moeten aanbieden. Oh, en waarschijnlijk moet hij ook de gevangenis in. Dokters hebben een aansprakelijkheidsverzekering voor het geval ze een foutje maken en hun patiënt bezeren. Ik vraag me af hoeveel een verzekeringspolis voor superhelden kost. Nu, welke superhelden-natuurkundeles ga je nu bekijken? Veranderen van lichaamsgrootte en -inhoud, supersnelheid, vliegen, superkracht, onsterfelijkheid en onzichtbaarheid.