Μπορείς πραγματικά να λυγίσεις μια σφαίρα όπως κάνουν στην ταινία «Wanted»;

Καμία δύναμη, εκτός εάν μια ισχυρά παραγόμενη εξωτερική δύναμη, δεν μπορεί να παρεκκλίνει την πορεία της σε τέτοιο βαθμό ώστε να κάνει ένα "S" γύρω από ένα αντικείμενο.

Μισή ώρα στην ταινία Wanted , βλέπουμε τον James McAvoy να προσπαθεί απεγνωσμένα να χτυπήσει έναν στόχο που εμποδίζεται από ένα σφαγμένο γουρούνι κρεμασμένο στον αέρα λυγίζοντας μια σφαίρα γύρω του, αλλά αποτυγχάνει παταγωδώς, χτυπώντας κάθε φορά το κιλό της σάρκας. Αυτό, φυσικά, μέχρι να παρέμβει η Angelina Jolie. Στέκεται ανάμεσα στον στόχο και την στροβιλισμό! η σφαίρα λυγίζει γύρω της και χτυπά τους ομόκεντρους κύκλους στον τοίχο πίσω!

Εγώ, και πιθανότατα όλοι οι άλλοι, αφού είδαμε κάτι τόσο τερατώδες, μάλλον σκεφτήκαμε το ίδιο:ποιος διάολο θα ήθελε να σπαταλήσει τόσο πολύ μπέικον!

Το δεύτερο ερώτημα, φυσικά, είναι αν είναι σωματικά δυνατό να λυγίσει μια μπάλα γύρω από ένα εμπόδιο…

Η φυσική πίσω από μια σφαίρα κάμψης

Ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα δηλώνει ότι ένα σώμα σε κίνηση ή σε ηρεμία τείνει να παραμένει σε κίνηση ή σε ηρεμία εκτός εάν ενεργεί από ένα εξωτερικό δύναμη. Βασικά, ένα αντικείμενο θα παρεκκλίνει από την πορεία του ή θα βυθιστεί σε ένα μόνο εάν του ασκηθεί άλλη δύναμη. Έτσι, για να κυρτώσει μια σφαίρα γύρω από ένα δεδομένο σημείο, η σφαίρα θα απαιτούσε μια εξωτερική δύναμη για να αλλάξει την τρέχουσα γραμμική της πορεία σε μια μη γραμμική. Για την ακρίβεια, μια κεντρομόλος δύναμη.

Μια κεντρομόλος δύναμη δεσμεύει ένα αντικείμενο σε κυκλική κίνηση τραβώντας το προς την κατεύθυνση του κέντρου του καθ' όλη τη διάρκεια της κίνησης. Ένα αντικείμενο δεν χρειάζεται απαραίτητα να σχηματίζει κύκλο. μπορεί να σχηματίσει στιγμιαία τόξα ή «σχεδόν» κύκλους περιστρέφοντας σε διαφορετικές κατευθύνσεις.

Υπάρχουν μόνο δύο δυνάμεις που εμποδίζουν την κίνηση μιας σφαίρας:η βαρύτητα της γης και η αντίσταση του αέρα. Τα μόρια του αέρα τελικά διαλύουν την τεράστια κινητική ενέργεια μιας σφαίρας καθώς τα διαπερνά με τέτοια μνημειώδη ταχύτητα και η σφαίρα τελικά θα βουτήξει στην επιφάνεια του εδάφους λόγω της βαρύτητας.

Τούτου λεχθέντος, μπορεί η βαρύτητα να εκδηλωθεί ως η κεντρομόλος δύναμη για να τραβήξει τη σφαίρα σε μια καμπύλη;

Λοιπόν… Όχι.

Μια σφαίρα ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 1000 m/s, επομένως η χαμηλή μάζα και η υψηλή ενέργεια της σφαίρας (καθώς βγαίνει από το όπλο) θα αναιρούσε κάθε προσπάθεια από τη βαρύτητα να την παρασύρει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Ανεξάρτητα από το πόσο έντονη καμπύλη κάνει ένα τρένο που κινείται γρήγορα ή άλλο όχημα, το άλμα από μια από τις πόρτες του δεν θα σας έκανε να στρίψετε την ίδια καμπύλη. Μόλις πηδήσετε, καμία δύναμη δεν σας τραβάει προς το κέντρο του τόξου που θα σας ανάγκαζε να στρίψετε. Θα οδηγούσατε ακριβώς κατά μήκος της εφαπτομένης στο σημείο εκκίνησης του τόξου.

Ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι αυτό θα ήταν λίγο επικίνδυνο, ειδικά αν το δοκιμάσετε ενώ οδηγείτε το ίδιο το όχημα, αλλά ακόμα κι αν το κάνετε, φροντίστε να κλείσετε την πόρτα κατά την έξοδο. Διαβάστε περισσότερα για την εφαπτομενική ταχύτητα εδώ.

Ως αποτέλεσμα των όσων γνωρίζουμε, η σφαίρα θα ταξιδεύει ευθεία μόνο προς την κατεύθυνση της εφαπτομένης μέχρι το σημείο όπου την πυροβολείτε, ακόμα κι αν στρίβετε ανόητα τους καρπούς σας.

Λοιπόν, ναι, παρόλο που το ερωτικό σας ενδιαφέρον που στέκεται γενναία μπροστά σας θα επιβιώσει ευτυχώς, πιθανότατα θα καταλήξετε να σκοτώσετε κάποιον άλλο (ελπίζουμε όχι άλλο γουρούνι).

Ο ρόλος του φαινομένου Magnus

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος με τον οποίο μια σφαίρα θα μπορούσε να περιστραφεί - το φαινόμενο Magnus. Αυτή είναι η συνέπεια ενός περιστρεφόμενου αντικειμένου σε κίνηση που ασκεί μια καθαρή δύναμη στον περιβάλλοντα αέρα, ο οποίος, σύμφωνα με τον Τρίτο Νόμο του Νεύτωνα, ασκεί ίση και αντίθετη δύναμη στο κινούμενο και περιστρεφόμενο αντικείμενο, αλλάζοντας έτσι την τροχιά του.

Αυτό είναι το αποτέλεσμα που εμφανίζεται όταν ένας ποδοσφαιριστής κουλουριάζει την μπάλα γύρω από έναν τοίχο 4 ατόμων ή μια στάμνα του μπέιζμπολ ρίχνει ένα γήπεδο που σπάει με μπάλα.

Το φαινόμενο Magnus απαιτεί το κινούμενο αντικείμενο να περιστρέφεται, κάτι που κάνει μια σφαίρα! Οι σφαίρες δεν βγαίνουν απλώς από τα όπλα, αλλά αναγκάζονται να κινηθούν μέσα από μια κάννη με περίεργο σχήμα, δίνοντας στη σφαίρα μια μικρή περιστροφή. Προφανώς, η περιστροφή έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει την εμβέλεια και την απόδοση των πυροβόλων όπλων. Αυτό είναι γνωστό ως rifling. Μπορείτε να βρείτε ένα πιο αναλυτικό άρθρο σχετικά με το ριφλινγκ εδώ.

Το φαινόμενο Magnus προκύπτει από το συνδυαστικό παιχνίδι μεταξύ ενός περιστρεφόμενου αντικειμένου και της ροής του υγρού μέσα στο οποίο περιστρέφεται.

Ο αέρας που μοιάζει με ρεύμα στη συνέχεια σύρεται κατά μήκος προς την κατεύθυνση της κίνησης και στροβιλίζει το περιστρεφόμενο αντικείμενο προς τα πάνω σε μια μη γραμμική τροχιά στην περίπτωση που φαίνεται παραπάνω. Ως αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου, μια μπάλα του μπέιζμπολ που περιστρέφεται γύρω από τον κάθετο άξονά της δέχεται μια οριζόντια δύναμη που αποκλίνει από την κατά τα άλλα αναμενόμενη γραμμική διαδρομή σε μια μη γραμμική διαδρομή.

Ωστόσο, λόγω της χαμηλής μάζας και της τεράστιας κινητικής του ενέργειας, οι σφαίρες δεν επιτρέπουν στο φαινόμενο Magnus να κάνει τα μαγικά του. Η σφαίρα δεν μπορεί να παρεκκλίνει την πορεία της σε τέτοιο βαθμό ώστε να κάνει μια καμπύλη «S» γύρω από ένα αντικείμενο. Στην πραγματικότητα, η σφαίρα θα κινούνταν τόσο γρήγορα που το αποτέλεσμα είναι αμελητέα. Είναι τόσο αμελητέα, στην πραγματικότητα, που η ισχυρότερη δύναμη μεταξύ όλων εκείνων που δρουν στη σφαίρα εξακολουθεί να είναι η βαρύτητα! Με άλλα λόγια, η απάντηση είναι ακόμα ΟΧΙ… κυρίως.

Σημείωση:Αν και είναι αλήθεια ότι το φαινόμενο Magnus δεν εκδηλώνεται σε γύρο πιστολιού ή σε γύρο μικρής εμβέλειας, ένας γύρος μεγάλης εμβέλειας θα επηρεαστεί από αυτό το αποτέλεσμα. Το ονομάζουν "spindrift" ή γυροσκόπιο drift.

Το μόνο πράγμα που γύριζε σε εκείνη την ταινία ήταν οι φυσικοί… στους τάφους τους.

Είμαι βέβαιος ότι κάθε λάτρης της επιστήμης θα συνέτριβε το κεφάλι του με αγωνία αφού έβλεπε τη βλακεία που εμφανίζεται στην ταινία Wanted . Θέλω να πω, αν η κάμψη της μπάλας δεν ήταν αρκετή, χάρη στην υπερβολική αδρεναλίνη, ο τύπος θα μπορούσε επίσης να επιβραδύνει τις αισθήσεις του χρόνου και της δράσης του για να αφαιρέσει τα φτερά από μια οικιακή μύγα… με μια σφαίρα!

Από όλους τους αμέτρητους θανάτους στην ταινία, το μόνο πράγμα που με ενόχλησε ήταν ο θάνατος της επιστήμης – και, φυσικά, των γουρουνιών.

Ωστόσο, κανείς δεν θα αρνηθεί ότι όλα φαινόταν ΤΟΣΟ ΩΡΑΙΑ!