Тестируем, Что Произойдёт, Если Прыгнуть На Движущемся Поезде

Это я на крыше быстро едущего поезда.

А это я на воздушном шаре, ищу ответ на один из самых волнующих интернет вопросов.

Например, пилот шара говорит, что может посадить его где угодно, но тут нет ничего, что напоминало бы руль.

Как же вы ими управляете?

Ну, в общем... Итак, я еду на крыше поезда, чтобы раз и навсегда понять, почему внутри поезда приземляешься на то же место, где стоял, а на крыше нет.

Но это еще не все.

А!

Сегодня мы изучим ещё пять вопросов, связанных с физикой и техникой, с помощью простых демонстраций.

Ведь наша цель к концу видео не просто знать правильные ответы на эти вопросы, но, что ещё важнее, понять, почему они верные.

Начнём с вопроса, на который большинство, так уж повелось, отвечает неверно.

Какой первый созданный человеком объект превысил скорость звука?

Это объект, движущийся быстрее чем 1192 км в час.

и при этом издающий очень громкий хлопок, так называемый звуковой удар.

Как вы думаете, большинство тех, кого я спрашиваю, отвечает пуля, ракета или самолет, но этому объекту, созданному человеком, уже 5000 лет.

Потому что первый рукотворный объект, преодолевший скорость звука, это кнут.

Щелчок, который вы слышали, это и есть тот самый звуковой удар.

Это означает, что в конечный момент кончик кнута движется быстрее, чем 1193 км в час.

Если же вы ответили правильно, вот дополнительный вопрос.

Когда впервые в жизни вы сами услышали звуковой удар?

Вот подсказка.

Практически со всеми, надо думать, это происходит одинаково на протяжении уже миллионов лет.

Верно?

Гром.

Молния нагревает воздух до температуры в пять раз превышающей температуру поверхности Солнца.

И от этого воздух так быстро расширяется, что происходит звуковой удар.

Что ж, а если знание этого факта доставило вашему мозгу удовольствие... Сделайте этот звук круче в монтаже.

Пристегнитесь, у нас впереди еще шесть.

И вот факт номер два.

Замечали ли вы, что в воде банки с обычной диетической колой ведут себя по-разному?

Хотя в них одинаковое количество жидкости, обычная кола тонет, а диетическая сплывает.

Почему так происходит?

Первая подсказка.

Менее плотные, чем водообъекты, как эта пробка, плавают, а более плотные, как этот болт, тонут.

Причем, что интересно, это правило верно не только для твердых объектов, но и для жидкостей тоже.

Как в салатной заправке, где менее плотное масло плавает на более плотном уксусе.

И действительно, сравнивая состав этих напитков, вы заметите очевидное различие.

Обычная кола содержит более 3 столовых ложек сахара.

Ее плотность выше, чем у диетической, в которой искусственный подсластитель.

Вот и получается, что в одной из этих банок жидкость чуть менее плотная, чем вода, и поэтому плавает в ней.

А другая чуть плотнее, и поэтому тонет.

А теперь усложним условия.

Это емкость с 8 различными жидкостями, в том числе мед.

Мммм.

Средства для мытья посуды и детское масло.

И они естественным образом выстраиваются по увеличению плотности сверху вниз.

Если мы бросим туда, например, несколько мячей для гольфа, то они будут тонуть, как банка обычной колы в воде, пока не достигнут слоя более плотного, чем они сами, где и остановятся.

Нет?

Ну надо же, а!

Это значит, что на каждом слое может остановиться определенный предмет.

Вау!

Если вы готовы потратить на это достаточно много времени... Круто!

И достаточно много предметов, имеющихся под рукой... Это игровые кости.

То в итоге время будет потрачено не зря, ведь выглядит это здорово.

Кстати, вы можете сделать это дома в упрощенной версии, наполнив стакан растительным маслом и средством для мытья посуды, а затем поместив туда фигурку из Лего.

Итак, это работает с бытовыми жидкостями.

Но что если жидкость — металл, как в данном случае?

В этой чаше 11 килограммов ртути.

В нее трудно даже руку погрузить.

Это значит, что если я возьму настоящую чугунную наковальню, она должна тут плавать, как диетическая кола.

Давайте проверим.

Хо-хо-хо-хо-хо!

Вот это да!

Я понимаю, почему это происходит, но это зрелище все равно поражает.

Это настоящий чугун, он тяжелый, но в ртути он плавает, как пробка в воде.

Тут и топор плавать будет.

Теперь третий факт.

Недавно я читал о знаменитом математике 17 века.

Он заметил, что когда вешал в доме несколько часов, их маятники со временем синхронизировали свои движения и так и работали дальше.

Он задумался, наверное, как и я, прочитав об этом впервые, как эти механические часы, не касаясь друг друга, взаимодействуют, причем таким образом, что их маятники начинают качаться в унисон.

Поскольку неофициальный девиз Crunch Labs мыслить как инженер, я решил провести такой эксперимент сам.

Мы взяли четверо часов и повесили их на стену.

И спустя четыре дня...

Ничего не произошло.

Но думая как инженер, понимаешь, это не ошибка, а подсказка.

Перечитав рассказ, я заметил важную деталь, которую пропустил в первый раз.

Часы в нём крепились к стене не так, как в нашем случае.

Они были установлены на одной деревянной балке, которая являлась частью стены.

С учётом методов строительства XVIII века, эта балка могла быть закреплена не очень жёстко.

Эта недостаточная жёсткость — очень важный момент.

Вот что я имею в виду.

Если я качаю эту кувалду перед собой как маятник, стоя на твердой опоре на полу, то двигается при этом, как вы можете видеть, только кувалда.

Но если я стою на скейтборде, то есть не имею твердой опоры, то, как вы видите, мой маятник толкает меня, заставляя тоже двигаться туда-сюда.

А теперь самое главное.

Часы закреплены на балке, но при этом она ведет себя в некотором роде как скейтборд.

И качание этих маятников, по сути, немного двигает стену.

Поэтому часы, толкая балку и смещая ее туда-сюда, начинают постепенно влиять на работу друг друга.

Так что если одни часы идут сильно не в такт с другими, то со временем они синхронизируются.

И вот выяснив все это, мы взяли те же четверо часов и на этот раз прикрепили их к балке, которая была прикреплена к стене не очень жестко.

И на этот раз, спустя четыре дня, снова ничего не произошло.

Но это снова была подсказка, а не ошибка.

Оказывается, чтобы этот эксперимент удался с маятниковыми часами,

Нужно очень точное определенное соотношение веса часов и маятника, как в данном случае.

Так как мне не удалось заполучить идеальные маятниковые часы, я нашел другой способ наблюдать то же явление.

С помощью 140 маятников на основании, которые свободно колеблются взад-вперед.

Ладно, давайте попробуем.

Мне нужна помощь.

Это одна из самых крутых вещей, что я видел.

Как штурмовики из «Звёздных войн».

Чтобы показать вам, как быстро они синхронизируются, вот непрерывная съёмка, как хаос превращается в порядок менее чем за минуту.

Как видите, хотя они начали работать вразнобой, уже через минуту взаимодействия синхронизируют их колебания, точь-в-точь, как качание маятника в часов в доме знаменитого математика 400 лет назад.

Теперь четвёртый факт.

Вы замечали, что полная Луна всегда выглядит одинаково?

То есть перед нами одна и та же её сторона даже на фото.

А как же другая сторона?

Оказывается, мы не видим другую сторону, потому что Луна вращается строго синхронно с Землёй.

Так что мы видим только эту, так сказать, лицевую её часть.

Поразительно!

Каковы шансы, что их вращение совпадёт идеально?

Это называется приливная блокировка.

Хотя это кажется маловероятным, но то же самое происходит и с другими планетами и их лунами в нашей Солнечной системе.

Этот простой наглядный пример объяснит нам, в чем тут дело.

Если бы Луна была идеально сферичной и сбалансированной, она бы вращалась так, и ни у одной из ее сторон не было бы особых причин быть всегда обращенной к Земле.

Но Луна — не идеальная сфера.

С течением времени постоянное притяжение Земли сделало ее слегка вытянутой.

Здесь для наглядности мы эту малость преувеличили.

Зато теперь видно, что центр тяжести Луны не совпадает с осью вращения, так как это обстояло здесь, на данной модели.

Как бы я ни вращал ее, тяжелая сторона Луны в итоге всегда будет обращена к источнику сильнейшей гравитации, которым для нее является центр Земли.

Так что же, в космосе ближайший, а значит и самый сильный источник гравитации для Луны — центр Земли.

Именно поэтому она всегда повёрнута к нам одной стороной, как и наша модель.

Это значит, что все существа, когда-либо жившие на Земле и поднимавшие взор на небо, всегда видели одну и ту же сторону Луны, и так будет всегда.

Прежде чем перейти к последним трём фактам и узнать, как управляют воздушными шарами,

Если вы, как я, любите моменты озарения, когда вы узнаете что-то новое, у меня для вас хорошие новости.

Именно ради этого я создал Crunch Labs Build Box.

Это инженерный набор Марка Робера!

В каждой посылке вы получаете классную игрушку с видео, где я доступно объясняю физические принципы ее работы.

Так что если вы хотите с удовольствием создавать собственные игрушки, испытывая при этом те самые яркие моменты озарения, заходите на crunchlabs.com.

И теперь я стою на крыше поезда, чтобы раз и навсегда понять, почему внутри него приземляешься на том же месте, где подпрыгнул, а на крыше это совсем не так.

Скоро мы перейдем непосредственно к прыжкам, но сначала давайте проведем тест с двумя человечками из Лего.

Один внутри вагона, другой на его крыше.

И все это под водой.

Сейчас я потяну за веревку, и вагон двинется вперед.

Подумайте, что случится с человечками из Лего?

Готовы?

Поехали.

Вы видели это?

Поскольку тест был в воде, вы сразу интуитивно поняли, что верхний упадёт, а нижний останется на месте.

Верно?

Да, потому что верхнему пришлось проходить через плотную неподвижную воду, которая оказывала сопротивление.

Тогда как тот, что в вагоне, находится в замкнутом пространстве, в котором всё, включая воду, движется вместе с поездом.

Почему же я показываю вам этого лего-человечка, стоящего на модели вагона в воде?

Потому что это, по сути, не отличается от того, как я стою на настоящем поезде в воздухе.

Ведь воздух, как и вода, тоже жидкость.

Просто он не такой плотный, как вода.

Вы можете увидеть, как он движется, как жидкость в этой демонстрации с горячим воздухом из фена.

Итак, когда поезд движется в воздухе, он проходит через жидкость.

Чтобы это представить, заменим меня парой гелиевых шаров.

Итак, как вы думаете, что произойдет?

Конечно, шарик в кабине парит неподвижно, потому что, как и в примере с водой, воздух вокруг него движется вместе с поездом.

А тот шарик, что сверху, отталкивает назад, ведь он преодолевает неподвижный воздух, прямо как лего-человечек, которого отталкивает назад вода вокруг поезда в аквариуме.

Это как высунуть руку в окно машины и почувствовать ветер, сопротивление воздуха.

Что же касается прыжка, если представить все молекулы воздуха таким образом, то когда пояс находится в движении и я прыгаю, никакого сопротивления от этих молекул я не получаю, так как все они спокойно движутся вместе со мной.

Но на крыше поезда все иначе.

Здесь я постоянно, каждую секунду сталкиваюсь с триллионами молекул воздуха, через которые быстро двигаюсь.

Поэтому, когда я подпрыгиваю, то меня буквально сдувает назад, и я приземляюсь уже в другом месте.

Под номером 7 у нас интересный мысленный эксперимент.

Допустим, вы купили небольшой двухместный самолет, и для взлета в тихую погоду он должен разгоняться до 100 км в час.

И тут вас посещает гениальная мысль.

Почему бы не укоротить взлетную полосу, используя беговую дорожку размером с самолет, которая разгонится до 100 км в час, позволяя взлететь прямо с вашего двора?

Но будет ли это работать?

Давайте проведем эксперимент с этой моделью самолета.

Самолет обычно взлетает, набрав определенную скорость, что требует определенной длины взлетной полосы.

Посмотрим, сколько нужно нашей модели.

Похоже, 16 километров в час после 5 метров.

А вот и беговая дорожка, которая разгонится до 16 километров в час.

Посмотрим, что будет.

Сделайте прогноз, если еще не сделали.

По мере разгона дорожки пропеллер будет вращаться все быстрее, чтобы самолет оставался на ней.

Итак, мы уже на взлетной скорости, но, к сожалению...

Пока что не взлетели.

Мы заподозрили, что что-то не так измерили, поэтому прибавили скорость.

Но всё бестолку.

Так значит, наша идея с огромной беговой дорожкой на заднем дворе провалилась?

Поговорим о главном.

Для создания подъёмной силы нужно, чтобы воздух обтекал крылья самолёта.

Опять же, это как вытянуть руку из окна машины.

Стоя на светофоре, подъема руки не чувствуешь.

Чем быстрее едешь, тем сильнее поток воздуха и тем сильнее подъем.

Получается, что как бы быстро ни крутилась дорожка, над крыльями воздух не движется.

Мы стоим на светофоре.

Я думаю, многие не понимают, в чём тут дело, потому что сравнивают самолёт с автомобилем, который знаком им больше.

Дело в том, что автомобиль движется, отталкиваясь от земли колёсами, а самолёт — отталкиваясь от воздуха с помощью пропеллера.

Проведём мысленный эксперимент.

Представьте машину и самолёт на самом скользком льду в мире.

Поскольку автомобиль движется, отталкиваясь от земли шинами, то как бы двигатель ни крутил его колёса, он не сдвинется с места.

Самолёту, однако, лёд не мешает, поскольку его двигатель приводит в движение не колёса.

Мотор самолёта вращает винт, который отталкивается от воздуха, поэтому взлетит он без проблем.

Лёд бы ему не помешал.

Зная это, давайте сделаем так, чтобы наш самолёт мог двигаться вперёд.

И для этого...

Нам нужна дорожка по длине.

Снова разгоним ее до 16 км в час.

Теперь у нас в точности та же ситуация, что была с маленькой дорожкой.

Чтобы самолет двигался вперед, прибавим оборотов.

В результате он пробежит по дорожке 5 метров, разгонится до 16 км в час и взлетит.

Что, как вы помните, та же скорость и дистанция, что были нужны ему без дорожки.

Так получится ли сделать из беговой дорожки взлётную площадку?

Конечно!

Только для этого длина дорожки должна быть как у обычной взлётной полосы.

А теперь наша последняя инженерная задача.

Я немного боюсь высоты, и на воздушном шаре мне слегка не по себе.

Что ж, пусть я не нашёл руль, но мне ясно, что каждый раз добавляя горячего воздуха...

Мы поднимаемся.

В воздухоплавании используется простой физический принцип.

Подсказка в названии.

Теплый воздух разряженнее холодного.

А мы уже знаем на примере колы, что предметы с меньшей плотностью всплывают.

Когда Матео нагревает воздух в шаре, по сути, он делает нас легкими, как диетическая кола.

Со временем воздух остывает, становясь плотнее, и мы опускаемся, как обычная кола.

Так ты контролируешь только, идём ли мы вверх или вниз.

Верно.

Но ты сказал, что можешь высадить меня где угодно.

Это тоже верно.

А если ветер дует туда, а я хочу сесть в той стороне, тут нужна магия.

Да, в общем-то мы... Постойте.

Чтобы понять ответ Матео, нужно сперва уяснить два момента.

Во-первых, если на уровне Земли ветер дует в одном направлении, на высоте в 300 метров он наверняка дует иначе.

А еще на 300 метров выше снова сменит направление.

Итак, теперь вопрос в том, как Матео узнает скорость и направление ветра на разных высотах.

И тут мы переходим ко второму пункту.

Потому что каждый день кто-то запускает в небо два таких шара.

Полдень и в полночь по лондонскому времени.

Причем это делается в тысячи мест по всему миру.

В то же самое время дважды в сутки.

К шарам прикреплены радиозонды, которые измеряют высоту, давление, температуру, скорость и направление ветра.

и отправляют данные на наземную станцию, где они обрабатываются суперкомпьютерами, что и делает прогнозы погоды настолько точными.

В общем, ежедневно в мире запускают 2000 этих метеозондов, которые в итоге лопаются и падают где-то, теряясь безвозвратно.

Но благодаря этому компьютеры могут определить направление и скорость ветра на любой высоте.

В день полета Матео изучает диаграммы.

Учитывая предсказанное направление и скорость ветра, чтобы приземлиться в нужном месте, ему просто нужно поднять шар выше, потом еще выше, а затем опуститься, чтобы поймать нужные воздушные потоки для идеального приземления.

В общем, воздушные шары не управляются в привычном смысле.

Это скорее работа в команде с природой.

Так что в некотором смысле он не пилот-волшебник, а скорее метеоролог.

А значит, единственная магия здесь — это ценные знания, которые я передал на расстояние через экран из своей головы в ваше.

Это Тимми.

И он — пианист-вундеркинд.

Он обожает заниматься, и родители не заставляют его делать это.

Прекрасно.

Так держать, Тимми.

А это Кэти, и она полностью утратила интерес к пианино после ход-кроссбанс.

Поэтому занятие для неё тяжёлая обязанность, чистое мучение.

И, будем честны, мама тоже не хочет это слушать.

У меня хорошие новости, Кэти и мама.

За цену одного месяца уроков пианино, с таким отношением к ним, вы получите целый год Crunch Labs Build Box с вот такими реакциями.

А когда энтузиазм на таком высоком уровне, вы учитесь многим классным и полезным вещам, даже не осознавая, что вы учитесь.

О, это было круто.

Каждый месяц, когда приходит новая игрушка и вы собираете ее со мной, вы изучаете все инженерные принципы, благодаря которым она работает.

Это секретная методика совмещения приятного с полезным.

Причина, по которой мы отправили уже миллионы коробок родителям, которые теперь говорят, что это пробудило необычайное любопытство и увлеченность у их детей.

У нас есть два варианта.

Билдбокс, где я учу основам, создавая игрушки для детей до 12 лет.

А еще Hack Pack, где мы изучаем программирование, собирая роботов.

Это уже для подростков, да что там, и для тех, кто постарше.

Половина этих наборов отправляется взрослым.

Если хотите порадовать самых близких и увидеть, как у детей появляется новое захватывающее и полезное увлечение, посетите crunchlabs.com или жмите на ссылку в описании к видео.

Сейчас мы дарим один или два набора бесплатно.

Это весенний бонус.

Спасибо за просмотр.