Чи це правильно згідно із законами фізики?

Користувачка X @TheFigen_ поділилась дописом 6 квітня, поставивши питання: «Чи це правильно згідно із законами фізики?». Головоломку переглянули понад 50 мільйонів користувачів, а твіт зібрав понад 13 000 відповідей і майже півмільйона лайків.

На ілюстрації Юваля Робічека зображено дві сцени: чоловік збирається стрибнути з трампліна в басейн, розташований на даху автомобіля, що рухається; після стрибка він залишається позаду автомобіля і ось-ось впаде на дорогу.

Відповідь

Відповідь на питання, що станеться, якщо людина стрибне з трампліна в басейн на даху фургона, що рухається, залежить від умов. Насамперед від вітру і, головне, від прискорення або відсутності прискорення швидкості фургона. Вітер можна не брати до уваги, оскільки на ілюстраціях немає сильного вітру, який міг би вплинути.

Важливо тут те, чи рухається фургон з постійною швидкістю, чи прискорюється.

Якщо фургон рухається з постійною швидкістю, людина впаде в ту саму точку, в яку б впала, якби фургон був нерухомим. Людина дає собі імпульс для стрибка по вертикалі, а по горизонталі рухається разом з фургоном з постійною швидкістю. Отже, її загальна швидкість – це вертикальна швидкість на початку стрибка плюс горизонтальна складова. Ця горизонтальна складова залишатиметься постійною. Змінюється лише вертикальна, оскільки під дією сили тяжіння людина трохи піднімається, але швидко починає опускатися. Оскільки під час падіння людина продовжує рухатися з тією ж горизонтальною швидкістю, якщо фургон не змінив швидкості, по горизонталі вони рухалися однаково, тому людина падає в ту саму точку. Тобто в басейн.

Якщо фургон прискорюється або сповільнюється, людина впаде в іншу точку басейну або навіть за межі фургона, якщо він сильно прискорився. І навпаки, якщо фургон сповільнюється, людина впаде далі точки, з якої стрибнула.

Якщо людина стрибає з трампліна у звичайному басейні, який нерухомо стоїть на землі, вона має початкову швидкість по вертикалі, щоб піднятися, але також і по горизонталі, щоб рухатися до басейну. У фізиці це називається параболічним рухом.

У випадку стрибка з трампліна на даху фургона, поєднуються обидва фактори. Людина стрибає на трампліні і, відірвавши ноги, матиме певну швидкість відносно фургона.

Якщо фургон рухається з постійною швидкістю, людина впаде так, ніби фургон весь час стояв на місці, оскільки людина, яка стрибає, також має цю постійну швидкість по горизонталі.

Але якщо фургон прискорюється, він проїде далі, ніж людина, яка стрибає, тому людина може впасти на трамплін або навіть за межі фургона, якщо прискорення було дуже сильним.

На повороті горизонтальна швидкість фургона зміниться, тому людина, яка стрибає, рухатиметься початковою лінією горизонтальної складової, але оскільки фургон повертає, коли людина падає, під нею вже немає фургона, оскільки людина рухалася по прямій, а фургон – ні.

Вони не рухалися разом у площині дороги. Тому і в цьому випадку людина впаде за межі фургона.

Прадо Мартін Моруно – доктор фізики, дослідник і викладач кафедри теоретичної фізики Мадридського університету Комплутенсе.Вікторія Торо – координація та написання. Анхель Круз – питання.

Nosotras respondemos – це щотижнева наукова консультація, що фінансується програмою L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’ і Bristol Myers Squibb.