Kto moknie szybciej w deszczu: osoba biegnąca czy idąca? Wyjaśnienie fizyka

Prawdopodobnie nie ma osoby, która nigdy nie została złapana w deszczu bez parasola. Niezależnie od tego, czy pada mżawka, czy ulewa, naszym instynktem jest ucieczka, aby zminimalizować stopień przemoczenia.

Ale czy rzeczywiście tak jest? Czy przyspieszenie naprawdę zmniejsza poziom przemoczenia? I czy istnieje idealna prędkość, która minimalizuje całkowitą ilość wody napotkanej na drodze z punktu A do punktu B? Wyjaśnienie fizyka zostało napisane przez Science Alert.

Wyobraź sobie, że deszcz pada równomiernie i pionowo. Możemy podzielić ciało na dwie powierzchnie: pionową (przód i tył) i poziomą (głowa i ramiona).

Podczas poruszania się do przodu w deszczu, pionowe powierzchnie, takie jak ludzkie ciało, otrzymają więcej kropel deszczu wraz ze wzrostem prędkości. Z perspektywy idącego, krople wydają się spadać pod kątem z prędkością poziomą równą prędkości chodzenia. Podczas gdy szybsze chodzenie oznacza więcej kropel na sekundę, skraca to również czas spędzony w deszczu. W rezultacie oba efekty równoważą się wzajemnie: więcej kropel na jednostkę czasu, ale ogólnie mniej czasu w deszczu.

Gdy człowiek jest nieruchomy, deszcz pada tylko na powierzchnie poziome - czubek głowy i ramiona. A kiedy zaczyna się poruszać, otrzymuje krople deszczu, które spadłyby przed nim, omijając krople, które teraz spadają za nim. Tworzy to równowagę, a ostatecznie ilość deszczu odbieranego na poziomych powierzchniach pozostaje taka sama, niezależnie od prędkości chodzenia. Jednakże, ponieważ szybsze chodzenie skraca całkowity czas spędzony w deszczu, całkowita ilość wody zebranej na poziomych powierzchniach będzie mniejsza.

Tak więc wniosek jest taki, że powinieneś przyspieszyć tempo podczas chodzenia w deszczu.

Jeśli jesteś zainteresowany podejściem matematycznym, oto wyjaśnienie:

Niech "ρ " oznacza liczbę kropel na jednostkę objętości, a "a" oznacza ich prędkość pionową. Oznaczymy "Sh" jako poziomą powierzchnię twarzy (np. głowa i ramiona) i "Sv" jako pionową powierzchnię (np. ciało). Gdy osoba stoi nieruchomo, deszcz pada tylko na poziomą powierzchnię "Sh". Jest to ilość wody, która spadnie na te obszary.

Nawet jeśli deszcz pada pionowo, z perspektywy pieszego poruszającego się z prędkością "V" wydaje się, że deszcz pada ukośnie, a kąt trajektorii kropel zależy od prędkości.

W czasie "T"kropla deszczu pokonuje odległość"aT". Dlatego wszystkie krople deszczu znajdujące się w mniejszej odległości dotrą do powierzchni: są to krople wewnątrz cylindra o podstawie"Sh" i wysokości "aT", co daje

ρ*Sh*a*T

Gdy osoba porusza się do przodu, krople wydają się być animowane przez skośną prędkość, która jest wynikiem połączenia prędkości "a" i prędkości "V". Liczba kropelek docierających do "Sh" pozostaje taka sama, ponieważ prędkość "V" jest pozioma, a zatem równoległa do "Sh". Jednak liczba kropelek docierających do powierzchni "Sv", która wcześniej wynosiła zero, gdy osoba była nieruchoma, teraz wzrosła.

Jest to równe liczbie kropel zawartych w poziomym cylindrze o powierzchni podstawy "Sv" i długości "v.T" . Długość ta reprezentuje poziomą odległość, jaką krople pokonują w tym przedziale czasu.

W sumie osoba otrzymuje liczbę kropli określoną przez wyrażenie:

ρ*(Sh*a + Sv*v)*T

Teraz należy wziąć pod uwagę przedział czasu, w którym osoba znajduje się w deszczu. Jeśli pokonasz odległość "d" ze stałą prędkością "V", czas spędzony na chodzeniu wynosi d/V. Jeśli dodamy to do równania, całkowita ilość napotkanej wody wynosi:

ρ*(Sh*a + Sv*v)*d/v = ρ*(Sh*a/v + Sv)*d

To równanie daje nam dwa kluczowe wnioski:

• Im szybciej się poruszamy, tym mniej wody spada na naszą głowę i ramiona.
• Woda, która uderza w pionową część ciała, pozostaje taka sama niezależnie od prędkości, ponieważ mniej czasu spędzonego w deszczu jest kompensowane przez większą liczbę kropel deszczu na sekundę.

Oznacza to, że aby mniej zmoknąć w deszczu, należy dobrze pochylić się do przodu i szybko się poruszać. Ale uwaga: pochylenie do przodu zwiększa "Sh". Aby naprawdę pozostać suchym, musisz zwiększyć prędkość na tyle, aby to zrekompensować.

Na kanale OBOZ.UA Telegram i Viber można znaleźć tylko sprawdzone informacje. Nie daj się nabrać na podróbki!