Представим себе удар кулаком, при котором сжатый кулак (ладонью вверх) от пояса выносится вперед и потом поворачивается ладонью вниз. Почему при нанесении этого удара учат соблюдать следующие меры предосторожности: подойти к противнику нужно на длину разогнутой руки, но не ближе (каратист не должен при этом наклоняться вперед), а контакт с противником должен происходить в момент, когда кулак прошел 90% пути (чтобы оставшиеся 10% пути кулак прошел в теле противника)?

Раньше, когда люди боксировали без перчаток, травмы и смертельные исходы случались чаще. Почему именно боксерские перчатки сделали бокс менее опасным? Почему, тем не менее, он лидирует по числу случайных смертей и серьезных повреждений мозга?

 

17 июля 1981 года только что открытый в Канзас-Сити отель «Хайят Редженси» был заполнен людьми. Публика слушала любимые мелодии 1940-х годов в исполнении оркестра и танцевала. Много народа скопилось на трех галереях, которые висели над огромным атриумом, подобно мостам. Внезапно две галереи обрушились на головы веселящихся внизу, убив 114 человек и ранив почти двести.

Что привело к падению галерей? Безусловно, вес людей на галереях стал одной из причин, но не было ли ошибки в самой конструкции?

Какова физическая причина обрушения башен-близнецов Всемирного торгового центра в результате атаки самолетами 11 сентября 2001 года?

 

Февраль 1955 года: парашютист прыгает с парашютом из самолета С-119 с высоты 370 м. Парашют не раскрывается, и десантник падает с этой высоты спиной в снег, оставляя за собой воронку глубиной 1 м. Его эвакуируют вертолетом в больницу, где у него обнаруживают лишь несколько переломов и синяков.

Март 1944 года: во время бомбового рейда над Германией сержант британских Королевских ВВС Николас Алкемэйд, стрелок бомбардировщика «Ланкастер», обнаруживает, что самолет горит, а до парашюта невозможно дотянуться. И он спрыгивает без парашюта с высоты 5,5 км, падает на кроны деревьев, а затем в снег, получив лишь царапины и синяки.

Это случилось в апреле 1987 года во время очередного прыжка с парашютом. Парашютист Грегори Робертсон заметил, что член того же клуба Дебби Вильямс столкнулась с третьим парашютистом из группы, потеряла сознание и потому не может открыть свой парашют. Робертсон в этот момент был значительно выше Вильямс и сам еще не успел открыть свой парашют, прыгая с высоты 4 км. Он как-то умудрился подлететь к Дебби Вильямс, подстроившись под ее скорость, поймал ее и открыл сначала ее парашют, а потом и свой — максимум за 10 с до удара о землю. Вильямс получила значительные внутренние повреждения, поскольку в момент приземления не контролировала себя, но выжила. Как Робертсон смог догнать Вильямс?

Люди редко выживают при падении с большой высоты, но кошкам везет больше. В 1987 году были опубликованы данные о 132 кошках, случайно выпавших с разных этажей — от второго до тридцать второго (6–98 м), причем большая их часть приземлялась на бетонную поверхность.

Выжили 90% кошек, причем 60% из них вообще не получили повреждений. Странным образом тяжесть повреждений (то есть количество сломанных костей или смерть) с высотой уменьшалась при падении с этажей выше седьмого или восьмого. (Кошка, выпавшая с 32-го этажа, получила лишь легкие повреждения груди и одного зуба и после 48-часового обследования была выписана домой.)

На острове Пентекост архипелага Новые Гебриды существует древний обычай: юноша становится мужчиной, только совершив прыжок на лиане. Юноша обвязывает лодыжки концом лианы, второй конец которой прикреплен к площадке. Лиана должна остановить падение, прежде чем он достигнет земли. В мае 1982 года некий молодой абориген совершил прыжок с высоты около 25 м. Сообщалось, что его скорость перед тем, как его остановила лиана, была 55 км/ч. Ускорение, которое он испытал при остановке, составило 110 g (в 110 раз больше ускорения свободного падения). Но смог ли он потом ходить, не сообщалось.

Вдруг случилось ужасное — вы оказались в старом лифте, не обеспеченном системой аварийного торможения, трос рвется, кабина падает. Что нужно делать, чтобы увеличить по максимуму шансы на выживание, какими бы ничтожными они ни были? Например, не стоит ли подпрыгнуть перед самым падением кабины на дно шахты?

 

Когда в дзюдо- или айкидо-поединке участника бросают на пол, как он должен приземлиться, чтобы минимизировать вероятность травмы? Как профессиональные борцы умудряются ничего себе не повредить, когда падают сами или их бросают на татами? Ведь при неправильном падении очень велика вероятность сломать кость или повредить внутренние органы.

Как правильно приземляться с парашютом, чтобы уменьшить риск получения травмы? Хотя парашют сильно уменьшает скорость падения, скорость все еще велика — примерно как при прыжке из окна второго этажа.

После того как я увидел на показательных выступлениях каратистов ложе факира (доску, утыканную гвоздями), я стал его использовать на своих лекциях по физике. Мой показ состоял из двух частей. В первой я снимал майку и ложился между двумя досками с гвоздями, причем на верхнюю доску становились один или два человека. Хотя гвозди причиняли изрядную боль, они редко прокалывали кожу. Какие факторы уменьшают риск быть проколотым?

В морском узле, показанном на рисунке а, два конца — один свободный, а другой привязан к грузу. Если увеличить нагрузку, может ли узел проскользнуть, то есть может ли свободный конец выскочить из узла, так что узел развяжется? Или же этот узел самозатягивающийся?

 

Когда вы карабкаетесь вверх по широкой трещине в горе, вам поможет прием, используемый, например, при подъеме в трубе. Для этого необходимо принять положение «в распор» — прижаться спиной к одной стенке трещины и упереться ногами в другую (рисунок). До тех пор, пока вы можете давить на стенки с достаточной силой, вы не упадете, но подъем потребует от вас много сил. Есть ли какое-то определенное расстояние по вертикали между ногами и плечами, при котором необходимое давление, позволяющее не упасть, будет наименьшим?

Как каменные блоки мегалитических сооружений Стоунхенджа, находящиеся на равнине Солсбери, были доставлены на место и установлены в нужной позиции? Блоки, из которых состоят конструкции Стоунхенджа, делятся на два типа: опоры — стоящие вертикально огромные каменные блоки из песчаника (сарсены) и перемычки — чуть меньшие каменные плиты, лежащие сверху на сарсенах.

Строителям египетских пирамид приходилось поднимать вырубленные в каменоломнях каменные блоки, грузить их на салазки и везти на площадку. Средний вес камней составлял 2300 кг, но попадались и особо крупные экземпляры, весившие 14 000 кг. Как древние строители умудрялись поднимать их, если тогда еще не было ни машин, ни полиспастов (талей), да и вообще устройств с колесами?

Слинки — известная игрушка-пружинка, которую можно заставить спускаться по лестнице (точнее сказать, кувыркаться вниз по лестнице). Вы ставите игрушку на верхнюю ступеньку, оттягиваете верхнюю часть пружинки вверх, опускаете ее на следующую ступеньку и отпускаете игрушку. Если высота ступенек правильно подобрана, слинки сама спустится по ступеням до конца пролета. Время, которое понадобится игрушке для спуска на один пролет, зависит от количества шагов, которое она сделает (можно настроить ее так, чтобы она спускалась через две ступени за раз), но не зависит от высоты каждой ступени. (И с высокой, и с низкой ступеньки слинки спускается за одно и то же время.) Как слинки спускается с лестницы?

Поставим друг на друга на край стола книги, костяшки домино, карты, монетки или другие одинаковые плоские предметы так, чтобы стопка свисала с края стола. Как нужно расположить эти предметы, чтобы при заданном их количестве длина навеса (расстояния по горизонтали от края стола до края самой выступающей части стопки) была максимальной? Предположим, что вы укладываете костяшки домино длиной L. Сколько нужно костяшек, чтобы навес был равен L? А 3L?

Знаменитая башня в итальянском городе Пиза начала крениться на южную сторону еще во время строительства, которое растянулось на два века. А когда наконец дело дошло до самой звонницы, ее поставили вертикально в надежде приостановить дальнейший наклон всей башни.

Пизанскую башню закрыли для туристов на многие годы после того, как упала башня в Падуе, убив при этом четырех человек. Но действительно ли знаменитая падающая башня была на волосок от падения? Максимальный угол ее наклона составил чуть более 5°, и хотя наклон с каждым годом увеличивался, этот прирост не превышал 0, 001° в год. Разве башня может упасть, если ее центр масс находится над основанием? А у Пизанской башни он бы вышел за его границы еще не скоро.

Как только первая костяшка домино из длинного ряда стоящих вертикально на одинаковом расстоянии друг от друга костяшек упадет на соседнюю, падения распространятся, как волна, по всему ряду. Сколько костяшек будет находиться в движении в каждый произвольный момент времени уже после того, как волна пошла, и чем определится скорость распространения этой волны? Расстояние между костяшками, естественно, не должно превышать длину каждой из них. А есть ли еще какой-то параметр, определяющий минимальное расстояние? Почему детские кубики не падают так же, как костяшки? Возникнет ли цепная реакция в ряду костяшек, если первая костяшка маленькая, а каждая следующая больше предыдущей в некоторое количество раз?

Когда падает высокая труба, вероятнее всего, она где-то треснет. Что вызывает появление разлома, где он возникает, и как труба согнется после того, как треснет (рис. а)? Вы можете проверить правильность ответа, опрокинув башенку из детских кубиков и проследив за тем, как эта башенка изогнется во время падения. А еще можно составить башенку из полых коротких цилиндров, которые удерживаются вместе эластичными нитками, пропущенными внутри, и опрокинуть ее.

Когда я увлеченно пишу что-то, грифель деревянного карандаша часто ломается. Где именно он ломается? Почему грифель скорее сломается, если он хорошо заточен, чем если им много писали и он затупился?

 

Гринвич, штат Коннектикут, США, 28 июня 1983 года, 1 час 28 минут ночи. Тридцатиметровый мост, по которому проходит шоссе I-95, связывающее разные штаты, обрушивается. В темноте водители двух легковых машин, трейлера, перевозившего трактор, и еще одной фуры вовремя не разглядели провала на месте обрушившейся секции моста и рухнули с высоты 20 м в реку. Трое погибли, трое ранены.

Мосты иногда обрушиваются от ветхости или из-за не проведенного вовремя ремонта, но этот мост был в порядке. Могло ли привести к трагедии что-нибудь в его конструкции или особенности движения по мосту автомобилей?

Когда локомотив сталкивается с каким-нибудь массивным препятствием и сходит с рельсов, почему локомотив и вагоны отбрасывает по разные стороны железнодорожного полотна, а не в одну сторону? Почему это происходит только с несколькими первыми вагонами?

 

В боулинге участвует 10 кеглей (рисунок). Как нужно бросить шар, чтобы шансы выбить страйк — удар, при котором падают все кегли, — были максимальными? Новички в игре в боулинг стремятся ударить в головную (центральную переднюю) кеглю, направляя шар по центральной линии дорожки, но профессионалы бросают шар с одной стороны дорожки и придают ему боковое вращение. Со стороны кажется, что в какой-то точке дорожки (брейк-пойнт) шар совершает брейк, или хук (то есть резко изменяет траекторию своего движения), и потом летит на кегли по косой траектории.

Как должен ударить кий по битку, чтобы произошло следующее:

1. Шар сразу начнет крутиться без проскальзывания.

2. Шар направится прямо на покоящийся прицельный шар, а после соударения последует за этим шаром. Это накат, или удар с протяжкой.

В игре мини-гольф мяч для гольфа при ударе может двигаться вдоль небольшого изогнутого трека, ограниченного невысокими стенками. Цель, естественно, состоит в том, чтобы загнать мяч в лунку с помощью как можно меньшего количества ударов. Часто лунка лежит за неким барьером или углом трека, и, чтобы оптимальным способом загнать туда мяч, игрок должен ударить по нему так, чтобы он отскочил от стенки. Как нужно направить мяч, чтобы тот с одного удара попал в лунку?

Если вы просто выпустите из руки мяч-попрыгунчик, он отскочит обратно и долетит почти до руки. А если вы бросите его вниз и даже закрутите его, куда он полетит?

Если вы закрутите мяч с нижним вращением, на себя (бэкспин), и бросите вниз под углом, он будет скакать между двумя точками на полу (рис. а). Если вместо этого вы придадите мячу верхнее вращение, вперед и вверх от себя (топспин), мячик начнет прыжками удаляться от вас, причем длинные прыжки будут чередоваться с короткими (рис. б). Может показаться, что высоты прыжков тоже чередуются, но это иллюзия.

В какую точку головы ракетки должен попасть теннисный мяч, чтобы: а) он отлетел с наибольшей скоростью, или б) при соударении с ним отдача в руку была наименьшей, то есть ручка ракетки как можно меньше стремилась бы вывернуться из руки, или в) колебания ракетки были наименьшими (и, значит, наименьшими были бы колебания ручки ракетки в руке)?

Влияет ли напряжение мышц руки, с которым вы сжимаете ручку, на скорость отскока мяча? Есть ли в действительности такие понятия, как «быстрый корт» и «медленный корт»?

Почему движущиеся велосипеды и мотоциклы не падают, даже если отпустить руль? Что нужно сделать, чтобы повернуть в такой ситуации? Можно ли на велосипеде повернуть, не держась за руль?

Почему современные велосипеды более устойчивы, чем велосипеды более старых конструкций? В частности, почему вилка переднего колеса у них выгнута в сторону от седла? Какое преимущество в гонках у велосипеда с низким центром масс?

Каскадер Эвел Книвел в 1960–1970-е годы выполнил множество потрясающих трюков: он въезжал на мотоцикле вверх по трамплину, пролетал по воздуху над крышами стоявших рядами легковых автомобилей и фур, а затем приземлялся на другой, дальний трамплин. Как правило, он выполнял эти трюки весьма успешно, но однажды при приземлении не справился с мотоциклом и серьезно пострадал. В 1978 году некий молодой человек попытался проделать похожий трюк — перепрыгнуть через крылья самолета DC-3, но сделал фатальную ошибку, оставив дроссельную заслонку мотоцикла открытой (не убрав газ) во время полета. Почему эта ошибка стоила ему жизни?

Почему балансировать на скейтборде легче в движении, чем когда он стоит на месте? Каким образом можно на скейтборде перепрыгнуть через препятствие, то есть выполнить трюк, называемый олли?

 

В игре «Метание подков» игроки набрасывают металлическую скобу (она по форме напоминает лошадиную подкову) на металлический колышек, находящийся на расстоянии 12 м. При броске нужно опустить руку вниз, потом отвести назад, а затем сделать быстрый мах вперед и отпустить подкову, когда рука окажется в горизонтальной позиции. Когда подкова коснется земли, желательно, чтобы она обхватила колышек. Это может случиться, если она упадет рядом и до него проскользит, но вероятность накинуть подкову на колышек больше, если летящая подкова ударится о него, упав после этого на место.

Как при простом бросании йо-йо вниз из-за ее вращения происходит увеличение энергии? Почему ее скорость, направленная вниз, сначала возрастает, а потом убывает? Почему некоторые виды йо-йо «засыпают», то есть остаются вращаться в нижней точке, в то время как другие сразу после того, как достигли нижней точки, начинают движение по нитке вверх? Как разбудить «спящую» йо-йо и заставить ее карабкаться вверх? Почему она будет карабкаться ленивее или вообще не полезет вверх, если «спала» слишком долго?

Предположим, вы оставляете свободным конец нити йо-йо, кладете игрушку на стол таким образом, чтобы нить разматывалась с нижней части втулки, а потом тянете нить горизонтально на себя. Куда будет двигаться йо-йо — к вам, от вас или останется на месте? Что она будет делать, если вы потянете вверх под углом к столу? Как она поведет себя, если вы ее перевернете, так что нить будет разматываться с верхней части втулки? Прежде чем провести опыт, попробуйте угадать ответ. Если у вас нет под рукой йо-йо, ее можно заменить, например, катушкой ниток.

Рекорд скорости движения по земле был поставлен в 1997 году в пустыне Блэк-Рок в штате Невада на автомобиле с турбовентиляторными двигателями. Средняя скорость автомобиля составила 1222 км/ч в одном направлении и 1233 км/ч — в противоположном. Обе скорости превышали скорость звука в воздухе для этого места (1207 км/ч), от автомобиля к наблюдателям по твердой корке, которой покрыта поверхность пустыни, распространились ударные волны. Развивать такую скорость было опасно по многим очевидным причинам — в частности, был шанс, что давление воздуха могло задрать нос автомобиля и перевернуть его (и это на сверхзвуковой скорости!). Менее явная опасность была связана с колесами автомобиля. В чем же она заключалась?

Вы проходите пороги на каяке по бурной реке и вдруг переворачиваетесь вместе с каяком. Понимая, что в таком положении продолжать сплав вряд ли возможно, вы попытаетесь перевернуться обратно, не вылезая из каяка, в котором чувствуете себя хоть как-то защищенным. Как можно поставить каяк на ровный киль, не покидая его?

В кёрлинге вращающийся камень, пущенный игроком, скользит по ледяной площадке в направлении мишени — дома. Тяжелый гранитный камень для кёрлинга соприкасается со льдом полосой шириной всего 12,5 см. Траектория его движения сначала прямая, но постепенно начинает искривляться в одну сторону, причем в конце пути кривизна увеличивается. Например, если камень пущен с вращением по часовой стрелке (если смотреть сверху), траектория изгибается вправо. Опытные кёрлеры используют это отклонение, чтобы обойти камень противника, стоящий на пути к мишени. Но почему искривляется траектория камня?

Каким образом длинный тяжелый шест помогает канатоходцу удерживать равновесие, особенно если представление идет под открытым небом при умеренно сильном порывистом ветре?

Некоторые номера канатоходцев выглядят по-настоящему рискованными. В 1981 году Стивен Макпик прошел по проволоке, натянутой между пиками горы Цугшпице на границе Австрии и Германии. Часть пути канатоходец проделал на высоте одного километра над землей. В тот же день он прошел вверх по тросу подвесной канатной дороги. Каким-то чудом он смог подняться при уклоне больше 30°.

Почему во время родео удержаться на диком быке или взбрыкивающем мустанге так трудно? Есть ли какой-нибудь секрет, которым владеет опытный наездник и который позволяет усидеть на быке (кроме того, чтобы просто крепко держаться за поводья)?

 

Одна из частых, хотя и небольших неприятностей случается с нами, когда мы тянем за конец рулона перфорированной туалетной бумаги, надеясь оторвать достаточно большой кусок, а отрываем один лишь бесполезный квадратик. Это чаще происходит с новыми рулонами и реже — с почти израсходованными. Почему с новыми рулонами мы так мучаемся? Влияет ли на это угол, под которым мы вытягиваем бумагу? Что лучше — повесить рулон так, чтобы бумага разматывалась сверху, или наоборот, перевернуть его и тянуть снизу?

Top.Mail.Ru Яндекс.Метрика