Гол забивает не футболист, а физика: научные способы перехитрить вратаря

Законы физики не так далеки от реальной жизни, как кажется на первый взгляд. Мы сталкиваемся с ними ежедневно, даже не задумываясь об этом. Например, когда запускаем праздничные фейерверки, занимаемся спортом или пытаемся достать кетчуп из бутылки.

Но как такие простые и обыденные вещи могут навредить не только нам, но и окружающим? Ответ дали в программе "Знаете ли вы, что?" с ведущим Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.

Сколько метров проедут санки, движимые фейерверком: эксперимент

В инструкции к фейерверкам написано, что перед запуском их нужно надежно закрепить, а не просто воткнуть в песок или землю. Потому что в этом случае пиротехника может превратиться в опасное оружие на празднике.

Реактивная тяга заставляет фейерверк кувыркаться и прыгать по траве. Она не только толкает огненный заряд вперед, но и точно с такой же силой давит назад. В соответствии с третьим законом Ньютона, который гласит: любое действие всегда рождает равное по силе противодействие.

Чтобы рассказать, на что еще способно это противодействие, съемочная группа РЕН ТВ провела эксперимент, для этого взяли связку огненных фонтанов и закрепили ее на детских санках. В теории они должны были превратиться в самоходную артиллерийскую установку.

На практике сани действительно поехали – причем довольно быстро.

В батарее фейерверков, которая превратила простые детские санки в реактивные, находилось 25 зарядов. После каждого из них салазки сдвигались аж на 20 сантиметров, хотя их никто пальцем не трогал.

"Было много дыма, было красиво. Эксперимент доказал, что фейерверк способен сдвинуть металлические сани с места на целых 6,5 метров", – сообщил экспериментатор Антон Ломакин.

Причудливый полет мяча: как физический закон помогает футболистам

Ширина футбольных ворот составляет 7 метров 32 сантиметра, но попасть мячом в рамку, которую защищает вратарь, не так-то просто. Поэтому игроки постоянно придумывают способы, как заставить спортивный снаряд двигаться по непредсказуемой для голкипера траектории. Один из них – удар "наклбол".

Мяч, который от удара ноги летит вверх под углом примерно 45 градусов, в какой-то момент начинает камнем падать вниз – прямо в ворота. Это происходит из-за резкого торможения о воздух. Хаотичный поток воздуха, который он тянул за собой, при этом меняется на ламинарный. То есть забивает гол в данном случае не футболист, а физика.

Еще один хитрый футбольный удар – "сухой лист".

"Приблизительно это и есть "сухой лист": хорошее вращение, сильный удар – и мяч летит верхом за спину", – объяснил футболист Александр Мостовой.

"Эффект Магнуса" заставляет спортивный снаряд сначала лететь по дуге параллельно воротам, а потом резко поворачивать. Оно возникает при обтекании вращающегося тела потоком воздуха.

"Та часть мяча, которая вращается против движения встречного потока воздуха, немного его замедляет. А та часть мяча, которая вращается по встречному потоку воздуха, ускоряет его. В результате там, где воздух движется медленнее, возникает большее давление, чем с другой стороны. И из-за этой разницы давления возникает сила, которая и смещает мяч в сторону", – пояснил физик Александр Шепелев.

"Эффект Магнуса" – одно из проявлений закона Бернулли, согласно которому разность давлений заставляет тело в газообразной среде отклоняться в сторону области с меньшим давлением.

Куриное яйцо – удобный продукт для демонстрации "эффекта Магнуса"

Справедлив этот закон и для жидкостей. Чтобы это доказать, съемочная группа РЕН ТВ взяла яйцо, кастрюлю и воду.

"Включили струю и увидели, как за нашей струей воды начинает двигаться яйцо", – рассказал экспериментатор Евгений Коков.

С точки зрения здравого смысла, яйцо ведет себя странно. Вода должна не притягивать его к себе, а наоборот, отталкивать. Но с точки зрения физики, все логично.

Когда жидкость обтекает яйцо, из-за кривизны поверхности поток где-то ускоряется, а где-то замедляется. В результате возникает разность давлений.

"Чем выше скорость потока жидкости, тем давление будет меньше. Разница давлений приведет к появлению силы, которая заставит яйцо двигаться вместе с потоком", – уточнил физик Дмитрий Мосолов.

Правильное спортивное белье – залог здоровья при занятиях бегом и прыжками

Движение – это жизнь. Физическая активность укрепляет сосуды и делает их более устойчивыми к скачкам артериального давления, тренирует сердечную мышцу, снижает риск развития диабета и так далее.

Всем сторонникам здорового образа жизни необходимо помнить: полезный спорт станет вредным, если заниматься им в обуви и одежде, которые для этого не предназначены.

Спортсменки и просто красавицы на тренировках часто щеголяют в коротких топиках. Многие мужчины думают, что они это делают ради красоты. Но на самом деле короткий утягивающий топ – это не провокация, это необходимость, так как он предохраняет от травм.

Экспериментатор Александра продемонстрировала, как работает этот закон. Девушка специально надела мягкую майку, которая во время занятий спортом – бегом или прыжками – ни от чего не предохраняет. В результате ее грудь во время бега то опускалась, то поднималась. В случае падения в такой ситуации можно потянуть или даже, к сожалению, порвать мышцу.

Пока девушка отправилась переодеваться в плотный спортивный топ, ведущий Алексей Иванченко объяснил, что такое колебания упругой системы на модели:

"Как ведет себя маятник на жестком подвесе, мы с вами точно знаем. Оттянули, отпустили – он рисует прямую линию. Но если подвес упругий и я его чуть-чуть напрягу, то маятник будет рисовать восьмерку или знак бесконечности. На языке физики это называется "колебание упругой системы". Если система упруга, то она никогда не будет двигаться прямолинейно, потому что именно из-за упругости она будет всегда двигаться по сложной траектории. В данном случае это знак бесконечности или восьмерка", – объяснил Иванченко.

После того как Александра переоделась в жесткий утягивающий топ, ее грудь во время бега не двигалась. А нет движения – нет и травм.

Как достать кетчуп, застрявший в бутылке: эксперимент

Как выжать последние капли кетчупа из бутылки? Логика подсказывает, что ее нужно перевернуть и постучать по донышку.

Однако физика говорит, что делать так бессмысленно. Дело в том, что кетчуп к грубой силе равнодушен. А вот на ласку он может отозваться. Поэтому запомните простой совет: бутылку с пряным соусом нужно не бить, а крутить.

"Возьмем нашу бутылку кетчупа и повращаем ее – как в игре в бутылочку. Попробуем налить. Уже лучше", – показал физик Александр Шепелев.

Почему игра в бутылочку сделала кетчуп податливым? Потому что он относится к так называемым неньютоновским жидкостям, а они меняют свою вязкость в зависимости от скорости внешнего воздействия. Если по ним быстро бить, они мгновенно густеют. А вот медленные и плавные движения, наоборот, снижают их плотность.

"Когда мы вращаем бутылку, разные слои кетчупа начинают двигаться с разной скоростью. Это делает его менее вязким на долю секунды. Поэтому он выливается значительно лучше", – пояснил эксперт.

Инстинкт самосохранения заставляет раков пятиться назад, а крабов – бегать боком

Благодаря басне писателя Ивана Крылова, все знают, что рак пятится назад. Но на самом деле членистоногие обитатели рек и озер, как и большинство живых существ, ходят головой вперед, а пятятся они только в момент опасности.

"Задняя часть их тела, называемая брюшком, достаточно мягкая. И для того, чтобы ее защитить, необходимо двигаться передом к своему врагу. Плюс ко всему у них очень большие клешни. Таким образом, для удобства отхода и работы клешнями они двигаются задом наперед", – рассказала биолог Мария Чернявская.

Родственники речных раков, морские крабы, тоже умеют ходить прямо. Однако почти всегда ходят боком, причем очень быстро.

Например, зеленый травяной краб может разогнаться до скорости метр в секунду. Очень неплохо для существа размером чуть больше спичечного коробка.

Но что заставляет его передвигаться таким странным способом? Ноги, которые от жизни в тесных щелях под камнями разъехались в стороны.

"Если мы посмотрим на краба, на то, как его конечности прикрепляются к телу, то мы увидим, что они прикрепляются не снизу, а как бы сбоку. И соответственно, движение вперед для них очень ограничено. Для того, чтобы крабу двигаться быстро механически, ему удобнее бежать боком, потому что конечности сгибаются именно в этом направлении", – объяснила биолог Мария Виноградская.

Как змеи в пустыне спасаются от палящего солнца

Змеям ноги не нужны – передвигаются они за счет сокращения брюшных мышц. А чтобы пузо при этом не царапалось о камни и песок, организм гадов вырабатывает жировой секрет. Он работает как смазка, снижает силу трения и помогает экономить энергию.

И вот что интересно: иногда аспиды, как и крабы, тоже включают боковой ход.

"Движение боком характерно для змей, которые живут в пустынях, где раскаленный горячий песок. То есть у змеи, которая движется боком, меньшее количество точек опоры, буквально несколько на все тело. Змея не успевает нагреться, ее внутренние органы не успевают перегреться за счет небольшого количества точек", – уточнила специалист.

Уж обыкновенный, что живет в средних и южных широтах, ползает по земле со скоростью до пяти километров в час. А вот черная мамба на коротких дистанциях может разогнаться до 15 километров в час.

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера "МАКС"