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.
Niektórzy superbohaterowie poruszają się szybciej od wiatru. Załoga Apollo 10 osiągnęła rekordową prędkość około 40 000 km/h, kiedy prom wszedł w atmosferę ziemską w roku 1969. Czy nie zaoszczędzilibyśmy sporo czasu poruszając się z taką szybkością? W czym tkwi haczyk? Powietrze nie jest puste. Pierwiastki takie jak tlen i azot oraz niezliczone drobinki kurzu tworzą otaczające nas powietrze. Poruszając się, ocieramy się o cząsteczki powietrza, wytwarzając dużo tarcia, co z kolei powoduje powstanie ciepła. Podobnie jak pocieranie dłoni ogrzewa je, czy pocieranie o siebie dwóch patyków daje ogień, im szybciej objekty ocierają się o siebie, tym więcej ciepła powstaje. Przy biegu z prędkością 40 000 km/h, gorąco wytworzone przez tarcie spaliłoby nam twarz. Nawet jeśli jakoś wytrzymalibyśmy gorąco, piasek i pył znajdujące się w powietrzu poharatałyby nas, tworząc miliony zadrapań w ułamku sekundy. Widzieliście kiedyś przedni zderzak ciężarówki? Co zrobiłyby te wszystkie ptaki i owady z naszymi oczami i odkrytą skórą? Można założyć maskę, żeby ochronić twarz. Ale co z ludźmi w budynkach stojących wam na drodze? Potrzeba średnio jednej piątej sekundy, by zareagować na to, co widzimy. Zanim dostrzeżemy, co znajduje się przed nami i na to zareagujemy... czas x prędkość = odległość, czyli 1/5 sekundy razy 40 000 km/h, równa się 2,8 km. Minęlibyśmy to coś albo przelecieli na wylot o ponad półtora kilometra. Albo zabilibyśmy się, uderzając z super prędkością w najbliższą ścianę, lub co gorsza, jeśli bylibyśmy niezniszczalni, nasze ciała stałyby się pociskami, które niszczą wszystko po drodze. Podróżując z predkością 40 000 km/h, stanęlibyśmy w ogniu, zostali pokryci owadami, bez czasu na stosowną reakcję. A co z szybkim przemieszczeniem się do miejsca w zasięgu wzroku, gdzie nie ma przeszkód między nami a celem? Powiedzmy, że kula zmierza ku pięknej damie w opałach. Nasz bohater pojawia się w super prędkością, chwyta kobietę i przenosi w bezpieczne miejsce. Brzmi bardzo romantycznie, ale w rzeczywistości bardziej niż od kuli dziewczyna ucierpiałaby z rąk bohatera, jeśli przeniósłby ją z super prędkością. Pierwsze prawo dynamiki Newtona dotyczy bezwładu, czyli oporu w stosunku do zmiany stanu. Oznacza to, że objekt będzie się poruszał lub pozostanie w tym samym miejscu, dopóki coś tego nie zmieni. Przyspieszenie to tempo, w jakim prędkość zmienia się w czasie. Kiedy dziewczyna jest w bezruchu, przyspieszenie = 0 km/h. Kiedy zaczyna przyspieszać, w ciągu sekund prędkość wyrasta gwałtownie, aż osiąga 40 000 km/h. Jej mózg uderzyłby o kości czaszki. Przy nagłym zatrzymaniu prędkość spada gwałtownie z powrotem do zera, więc mózg uderzyłby o czaszkę z drugiej strony i zamienił się w papkę. Mózg jest zbyt delikatny by znieść tak nagły ruch. Podobnie jak pozostałe części ciała. Nie sama prędkość powoduje uszkodzenie, bo astronauci przeżyli podróż promem Apollo 10. To przyspieszenie lub nagłe zahamowanie powodują, że organy wewnętrzne obijają się o przód ciała, podobnie jak pasażerowie w autobusie, kiedy kierowca nagle wciska hamulec. To, co nasz bohater zrobił dziewczynie, matematycznie nie różni się od przejechania jej promem kosmicznym z maksymalną prędkością. Pewnie zginęłaby w momencie zderzenia. Rodzina tej biedaczki zasługuje na przeprosiny oraz czek na pokaźną sumę. Bohatera pewnie też czeka więzienie. Od lekarzy wymaga się ubezpieczenia od odpowiedzialności cywilnej na wypadek błędów, które szkodzą pacjentowi. Ciekawe ile kosztowałoby ubezpieczenia dla superbohatera. Którą lekcję fizyki o super mocach obejrzysz teraz? Zmianę kształtu i struktury ciała? Super prędkość? Latanie? Super siłę? Nieśmiertelność? Czy niewidzialność? Czy niewidzialność?