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.
Há super-heróis que se movem mais depressa do que o vento. Os homens da Apollo 10 bateram o recorde da velocidade de cerca de 40 000 km/hora quando a nave reentrou na atmosfera da Terra, em 1969. Não pouparíamos imenso tempo se pudéssemos mover-nos com essa rapidez? O que é que nos impede? O ar não está vazio. Elementos como o oxigénio e o azoto, e inúmeras partículas de pó, compõem o ar que nos rodeia. Quando nos movimentamos através dessas coisas no ar, esfregamo-nos contra elas e criamos muita fricção, que produz calor. Tal como esfregamos as mãos para as aquecermos ou esfregamos dois paus para fazer fogo, quanto mais depressa esfregarmos os objetos, mais calor geramos. Portanto, se corrermos a 40 000 km por hora, o calor da fricção queimar-nos-ia a cara. Mesmo que aguentássemos esse calor, a areia e a poeira no ar retalhar-nos-iam com milhões de minúsculos golpes, ocorrendo tudo ao mesmo tempo. Já repararam no para-choques ou no radiador de um camião? O que acham que aquelas aves e insetos fariam aos nossos olhos ou à nossa pele nua? (Gritos) Ok, vocês usariam uma máscara para evitar a destruição da cara. E quanto às pessoas nos edifícios entre vocês e o vosso destino? Precisamos de cerca de um quinto de segundo para reagir ao que vemos. O tempo entre o que vemos à nossa frente e a nossa reação a isso? Tempo x velocidade = distância, ou 1/5 de segundo x 40 000 km/hora é igual a uns 2 km. Ou seja, teríamos passado o edifício ou passado através dele, mais de um quilómetro. Quer dizer, ou nos matamos esmagando-nos na parede mais próxima, a uma supervelocidade, ou, pior, se formos indestrutíveis, transformamos o nosso corpo num míssil que destrói tudo o que estiver no caminho. Portanto, a viagem a longa distância a 40 000 km/hora, ter-nos-ia incendiado e coberto de insetos, sem tempo para reagir. E que tal pequenas corridas a um local em que não haja obstáculos pelo caminho? Ok, digamos que uma bala está em vias de atingir uma bela donzela em perigo. O nosso herói avança a uma supervelocidade, agarra nela e transporta-a em segurança. É uma cena muito romântica, mas essa rapariga iria sofrer provavelmente mais danos feitos pelo herói do que pela bala, se ele se movimentasse a uma super velocidade. A Primeira Lei do Movimento de Newton trata da inércia que é a resistência a uma mudança do estado do movimento. Um objeto continuará a mover-se ou manter-se-á no mesmo sítio a não ser que alguma coisa o faça mudar. A aceleração é a taxa com que a velocidade muda ao longo do tempo. Quando a rapariga está parada, a velocidade é igual a zero km/h. Quando começa a acelerar para atingir a velocidade em segundos, e a velocidade aumenta rapidamente para 40 000 km/h, o cérebro dela esmagar-se-ia de encontro ao crânio. E, quando ela para de repente, a velocidade volta a diminuir rapidamente para zero km por hora. o cérebro dela esmargar-se-ia de encontro ao outro lado do crânio, transformando o cérebro numa papa. O cérebro é demasiado frágil para aguentar o movimento instantâneo. Aliás, qualquer parte do corpo é. Lembrem-se, não é a velocidade que provoca danos — porque os astronautas sobreviveram à Apollo 10 — é a aceleração ou a paragem súbita que causa que os nossos órgãos internos se esmaguem dentro do corpo, como num autocarro, quando somos projetados para a frente se o motorista trava de repente. O que o herói faria à rapariga seria matematicamente o mesmo que lançá-la numa nave espacial à velocidade máxima. Provavelmente, ela morreria instantaneamente na altura do impacto. Ele vai ter que pedir desculpa à família da pobre rapariga e pagar-lhe uma grande indemnização. Oh, e, possivelmente, ainda vai parar à cadeia. Os médicos têm que ter um seguro para o caso de fazerem qualquer erro e prejudicarem os seus doentes. Quanto custaria um seguro para um super-herói? Qual é a lição da física dos superpoderes que vão explorar a seguir? Mudar o tamanho e a estrutura do corpo? Supervelocidade? Voo? Superforça? Imortalidade? e Invisibilidade?