Fysikken, der stopper en kugle, gør også din bil mere brændstofeffektiv

Du behøver ikke stå foran et gevær for at se den samme modstandsfysik i aktion - du kan se det gennem hverdagslige aktiviteter som at cykle, eller hopper i din bil, eller mindre hverdagsaktiviteter som at tage på en returrejse til rummet.

Og hver dag redder den samme proces utallige liv, da atmosfæren stopper, og i de fleste tilfælde fordamper, meteorer, mens de suser mod os fra rummet.

Sådan stopper du en kugle

I afsnittet af Life on the Line, Todd Sampson bliver skudt på nært hold af en AK-47. Det er ikke en spoiler at sige, at han ikke dør, demonstrerer således, at vand, som er 1000 gange tættere end luft, vil stoppe en kugle bemærkelsesværdigt hurtigt.

Professor Geoffrey Taylor, fra University of Melbourne, siger, at modstand (også kendt som træk) kan beskrives som en række kollisioner.

"Når kuglen går gennem vandet, spreder den sin energi i masser af kollisioner med squillions og squillions atomer - hver tager bare en lille mængde energi væk, "siger professor Taylor, der gav videnskabelig rådgivning til episoden.

Hver gang kuglen rammer et vandmolekyle, noget af den energi, der driver kuglen fremad, overføres til vandmolekylet. Når al den energi, der bevæger kuglen frem, er blevet overført gennem kollisioner, kuglen stopper.

Vandmolekyler pakkes meget tættere sammen end luftmolekyler og derfor i vand, der er mange flere kollisioner, når kuglen bevæger sig fremad, og kuglen stopper meget hurtigere.

"Fysikken, der går ud på, at han ikke kommer til at blive dræbt af AK-47, er den samme fysik, som vi bruger til at forbedre effektiviteten i biler, og det er den samme fysik, der hjælper cyklister med at finde den mest effektive ridestilling, "Siger professor Taylor.

Mens episoden, som også byder på olympisk medaljevinder og matematiker Cameron McEvoy, demonstrerer den effekt, som forskellige væsker har på modstand, Professor Taylor siger, at vi også skal tage hensyn til andre ejendomme, som formen på det bevægelige objekt, dens hastighed, og mængden af ​​energi, den bærer.

Form - slanke beats blokerede

Formen på en kugle er designet således, at når den bevæger sig gennem luften, det kolliderer med så få luftpartikler som muligt, og hver kollision overfører den mindste mængde energi.

Forestil dig en billardbold, der kigger væk fra en anden bold, og sammenlign det derefter med at ramme et hoved på. Den blikkende bold vil beholde det meste af sin energi og hastighed, mens hovedet ved kollision kan stoppe bolden.

En kugellignende form skaber flere blikkende kollisioner og færre frontalt sammenstød end en form, der er flad i kørselsretningen. Så den rejser meget længere, før den mister sin energi. Moderne biler er på samme måde designet til at tage en strømlinet form, hvilket giver dem mulighed for at rejse hurtigere og bruge mindre brændstof.

"Hvis du ser på effektiviteten af ​​biler og deres design, aerodynamik er meget vigtig, "Professor Taylor siger." På åben vejkørsel har formen en massiv indvirkning på brændstofeffektiviteten.

"Tag en sportsvogn; den er aerodynamisk og lav til jorden, og tag derefter en SUV; det kan også have en aerodynamisk form, men den sidder højere. Du kan umuligt, alt andet lige, har samme brændstofeffektivitet.

"Det er samme grund til, at cyklister, der laver en tidskørsel, kommer ned i en hukeposition for at krympe det område, der vender ud mod vinden."

Hastighed - jo hurtigere du går jo højere modstand

En ivrig cyklist, Professor Taylor er alt for opmærksom på modstand i aktion. Han siger ved lave hastigheder, luftmodstand er kun en lille komponent af de kræfter, der virker på cyklisten, og friktion fra vejen har mere en langsommere effekt.

"Men ved 30 kmh, vindmodstand bliver den dominerende kraft, "siger professor Taylor.

"Enhver, der har kørt på en cykel, ved, at hvis du går ned af en bakke og sidder lige op, er luftens kraft på dit bryst enorm."

Og for professionelle cyklister, der når hastigheder større end 60 kmh, vindmodstand er en massiv hindring. Selv en lille ændring i modstand kan føre til stor indflydelse på ydeevnen, derfor de kropskrammende Lycra og strømlinede hjelme, der bæres af velodrome-ryttere, samt den ubehagelige kørestilling.

"Det er absolut vigtigt for disse fyre at gå ind i vindtunneler og se på deres positioner, og juster deres sædehøjde med en millimeter her eller der, og deres styr med en millimeter her eller der, "Siger professor Taylor.

Energi - hvert sammenstød producerer varme

Jo hurtigere noget rejser, jo mere energi det har, og derfor den mere energi, der skal overføres gennem kollisioner for at bremse den. Der er ikke noget mere dramatisk eksempel på dette end et stjerneskud.

Et stjerneskud er en meteor, der rammer Jordens atmosfære. Den kører så hurtigt (ofte mere end 10 kilometer hvert sekund), den intense varme forårsaget af den enorme kollision med luftpartikler begynder at brænde den op, og i de fleste tilfælde, den fordamper godt, før den rammer jorden.

Rumfartøjer står over for den samme risiko ved at vende tilbage til Jordens atmosfære.

"Rumfærgen er dækket af keramiske fliser, fordi den hastighed, hvormed energi afgives til luftmolekyler, øger temperaturen enormt. Du har brug for keramiske fliser, der kan modstå tusinder af grader, ellers steger du. "