Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тукПриемам
24 ноември 2017
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Чудесата на физиката: Как 245 души скочиха от мост заедно и оцеляха (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 12 ноември 2017 в 10:0071290
На 22 октомври 2017 245 души счупиха рекорда за "скачане на въже" от 30-метров мост в близост до Сао Пауло, Бразилия.

Група от 245 бразилски смелчаци наскоро поставиха рекорд на Гинес като всички едновременно скочиха от ръба на мост, вързани за въжета за катерачи, а не за бънджи. Гледката на постижението не е за хора със слаби сърца.

За щастие, физиката е на тяхна страна. И докато координацията толкова много хора да скочат едновременно е сложно, физиката участва със сравнително прости и свързани с махалото закони.

Този екстремен спорт се нарича роупджъмпинг и представлява "контролирано свободно падане", падане от висока скала, сграда, мост, като се разчита на въже. За разлика от бънджи скачачите, тези 245 смелчаци не разчитат на еластичността на въжетата за поглъщане на кинетичната енергия, обяснява Карлос Тория Муньос (Carlos Torija Muñoz), испански роупджъмпер и ски учител, пред Live Science. Защото въжетата за катерене притежават някаква еластичност, но не такава, като на въжетата за бънджи. В този спорт опитните скачачи разчитат на махалоподобното люлеене, което поглъща част от енергията, която в противен случай би могла да ги убие.

Ако падаш вързан за въже

Ако единствено въжетата, за които са връзани участниците, служеха за поемане на енергията, скачачите щяха да са в опасност, защото въжето може да се опъне внезапно, за разлика от относително плавното увеличение на напрежението при бънджито.

Скрийншот от видеото по-долу

Така например, прикрепен към едно-единствено въже, падащ човек се ускорява с 9,81 метра за секунда на квадрат. В края на въжето, човекът спира почти внезапно - за част от секундата - и изменението на скоростта е огромно. При падане на разстояние от около 46 м ще се движи с около 113 км/ч. Спиране за десета от секундата ще се усети като 32 пъти земното ускорение, при което може да се оцелее, но е почти като при удар с автомобил.

Изчисленията на скоростта са приблизителни за g=10m/s.

Вторият закон на Нютон гласи, че силата е равна на масата по ускорението, така че човек с тегло 70 кг при спиране за 0.1 сек. ще се почувства 21 910 нютона сила. Това е около 2 233 кг - теглото на неголям индийски слон.

Въжето за катерене, което има известно разтягане, често се оценява на "сила на удара", която се измерва в хиляди нютона (или килонютони) и използва тегло от 80 кг. Едно добро въже за катерене се опъва достатъчно - около 40% - за да намали силата на удар от порядъка на 12000 нютона. Това е около половината от силата в примера по-горе, но все пак не е малко, но по-тежък човек би изпитал по-голям удар.

Анимация на махало с векторите на скоростта и ускорението

Другият проблем е, че въжето е прикрепенo към връхната точка на скока. След скока то ще се залюлее напред - назад като махало. Махалото, измерено по централната линия, се отклонява почти на едно и също разстояние на всяка страна. Това означава, че ако един скачач направи дори малък скок от ръба - ще се окаже на известно разстояние и когато стигне до края на въжето, като махалото ще се залюлее назад и ще се удари в стената на сградата или скалата (или мост, ако са в близост до стълб или устой. Тъй като тяхната скорост се запазва, силата, с която ще се ударят в стената ще бъде немалка.

Сергей Фирсов, руски роупджъмпер разказва, че хоризонталната въжена връзка е една от трите стратегии, за да се избегнат тези рискове, застрашаващи живота. Това прави групата скачачи да действа като махало. И тъй като те скачат от мост, а не от скала, не би трябвало да се притесняват, че ще се ударят. Хоризонталното въже се подлага на малко напрежение - няма резки опъвания, защото скачачът не стига твърде далеч и е по-скоро като люлка на детска площадка.

Другите два метода включват така наречените статични и динамични линии, обяснява Фирсов. Статичната линия е нанизана по един от двата начина. Един от начините е да се наниже от точката на скока, надолу под малък ъгъл до точката, далеч пред фасадата на сградата или скалата като зип-лайн (алпийски тролей). Другият начин е да се наниже хоризонтално пред скачача. И в двата случая въжето, което е директно свързано към скачача, представлява динамичната линия и е свързано със статичната линия. Като цяло, статичната линия е по-малко еластична от динамичната линия.

Действа като махало

Роупджъмперите от моста разчитаха на физиката на махалото за техния скок. Ето как:

Когато махалото се залюлее, отклонението на му (или в този случай, въжето на скачача) намалява с всеки ход, според законите на физиката. Това е така, защото една малка част от кинетичната енергия се губи всеки път в резултат на триенето и съпротивлението на въздуха. Освен това махалото е склонно да се люлее на една и съща равнина. Затова може да се използват, за да се докаже, че Земята се върти. Махалото на Фуко носи името на френския физик Жан Бернар Леон Фуко, който забелязва, че с течение на времето, равнината на люлеене на махалото се променя и бавно се завърта в посока, обратна на въртенето на Земята. Колко бързо го прави зависи от географската ширина. На полюсите Земята се завърта под него за около 24 часа, а при по-ниски географски ширини, това отнема повече време, а на екватора равнината на колебания на махалото е неподвижна.

Смелчаците от моста в Бразилия не се люлееха достатъчно дълго, за да видят този ефект, а и техните въжета не висят от котви, които са достатъчно добре смазани, че да могат да се люлеят цял ден.

Според физиката всеки роупджъмпер ще остане приблизително в един и същ "коридор". По този начин, има по-малко опасност, да се ударят помежду си, защото скачат точно в една и съща посока - право напред. Роупджъмперите, които скачат под ъгъл спрямо останалите, рискуват да си заплетат въжета със своите колеги скачачи, именно затова всички се стремят да останат ориентирани в една посока, така че пътя им да не се пресича с останалите.

Макар и не толкова разтегливи като въжетата за бънджи, тези въжета са достатъчно запас, за да се осъществи преходът от свободно падане към плавното, подобно на махало движение - това е така, защото въжето увеличава времето, необходимо за роупджъмпера да се забави. Колкото повече секунди се забави, толкова по-ниско ще е ускорението му и по-малко тласък ще изпита.

Колкото повече секунди се забави, толкова по-ниско ще е ускорението му и по-малко тласък ще изпита. Коефициентът на падане (fall factor) на въжето се изчислява чрез разделяне на разстоянието, което изминава товарът при падане на дължината на въжето.

Това е точката, когато роупджъмперът започва да се държи като махало. Каква сила ще почувства зависи докъде ще стигне, колко е дълго въжето и доколко статичната линия ще абсорбира първоначалната сила на прехода. Роупджъмперите от  в Бразилия стартираха от около 30 м във въздуха, а въжетата бяха около половината от тази дължина.

Като цяло, скоростта на махалата в долната част на люлката зависи само от земното ускорение и дължината на низа. В случая на моста има малко добавена енергия от останалите скачачи, които в случая са 245 души. 

Не се опитвайте това вкъщи

Много трудно да се създаде такава система от въжета за скачане и това е най-добре да се остави на експертите. Промените в напреженията на въжетата са големи, което изисква добри котви. За да поемат статичните и динамичните линии силата от люлеенето на роупджъмперите и да ги предпазят от вътрешни наранявания или счупени ребра, котвите работят съвместно с ролки за регулиране на напрежението на въжето. Във видеоклиповете на груповите скокове е трудно да се види подробно оборудването и се създава впечатление, че е по-лесно, отколкото е в действителност.

Дан Осман (Dan Osman), ентусиаст на екстремните спортове и изобретател на роупджъмпинга, почина през 1998 г., когато въжето му се скъса. Той прави опит за скок от 335-метроваскала в Национален парк Йосемити. Разследването показа, че причината за инцидента е грешка на самия Осман - не е взел предвид, че смяна на ъгъла на скока ще предизвика заплитане на такелажа. Триенето е достатъчно, за да отслаби въжето и да се скъса когато стига до края и напрежението е максимално.

Видео на фаталния скок на Дан Осман:

Роупджъмпингът не се снима в САЩ, отчасти защото е забранено в много щати да се скача от мостове. Фирсов отбелязва че в Русия законът е много по-неясен. Но той гледа на безопасността сериозно. "Дан Осман използва само едно-единствено въже", коментира той.  Фирсов използва най-малко две, тъй като вторият закон на Нютон е доста злопаметен.


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика

Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.