Сможет ли человек обогнать автомобиль?

Смогут ли люди когда-нибудь обогнать автомобиль? Ответ на этот вопрос определенно потребует больше знаний законов физики, чем логики. Нужно понимать, как скорость изменяется со временем (ускорение), а также как отслеживать ускорение двух или более объектов, которые одновременно мчатся на определенном расстоянии. В нашем случае, наши объекты включают человека и автомобиль. Как только мы установим, какой из двух объектов имеет большее ускорение, на наш вопрос будет дан ответ.

Усэйн Болт против автомобиля

С самого начала мы должны понимать тот факт, что люди не могут конкурировать с автомобилями на больших расстояниях. Согласно зарегистрированной статистике, профессиональные бегуны разгоняются за 5 секунд и с этого момента они бегут с постоянной скоростью. Усэйн Болт, ямайский бегун на дистанцию 100 метров, считающийся самым быстрым человеком на Земле, имеет ускорение от 8 м / с² до 10 м / с². Автомобиль, с другой стороны, может иметь начальное ускорение 10 м / с². Если бы Болт должен был участвовать в гонке против машины, кто бы победил?

Конечно, Усэйн Болт будет иметь преимущество перед автомобилем, потому что он может придать ускорение мгновенно. При всех включенных системах автомобилю потребуется несколько микросекунд, прежде чем он начнет ускоряться. Поэтому в первые две секунды Болт будет на несколько шагов впереди машины. Используя законы Ньютона, когда начальная скорость равна нулю, расстояние (S) связано со временем (t) и ускорением (a) уравнением 2S = at². В случае с Болтом…

Максимальное ускорение: 10 м / с²

Время: 2 с

Решение уравнения даст (10 ·2²) / 2 метра от начальной точки через две секунды, что равно 20 метрам. Это означает, если все факторы остаются неизменными, Усэйн Болт может обогнать автомобиль в течение первых 20 метров в забеге на 100 метров.

Но что происходит после первых 20 метров? Болт прекращает ускоряться и начинает работать с постоянной скоростью 10 м / с. Это тот момент, когда машина догоняет его. Но с грузовиком или другими крупными транспортными средствами, которые движутся со скоростью менее 6 м / с, Болт справится и за 100 метров или даже более. Кто знает? Может быть, он может держать скорость дольше, если ему нужно. Единственный недостаток, который заставил бы его проиграть грузовику, в конечном счете, это его неспособность вдыхать достаточное количество кислорода при работе на максимальной скорости. Человеческое сердце и легкие не предназначены для эффективной циркуляции воздуха во всем теле во время интенсивных физических упражнений, таких как бег.

Есть ли что-то, что люди могут сделать, чтобы обогнать автомобили?

Гипотетически, исследования показывают, что люди могут бегать с постоянной скоростью 65 км в час. Это примерно 18 м / с, что почти вдвое превышает скорость самого быстрого человека в мире: вышеупомянутого Усэйна Болта. Но почему эта скорость недостижима в реальности? Можно предположить, что это объясняется тем, что конечности человека не рассчитаны на бег с такой скорость, так как нагрузка на ноги будет слишком велика. Мы говорим о 450  кг веса на каждом шаге. Но это не так.

По словам Питера Вейанда, исследователя из Южного методистского университета, человеческие конечности могут выдержать более 450  кг веса за столько же шагов. Исследователь был одним из ведущих ученых в университете, которые провели исследование на нескольких людях, бегущих на беговых дорожках, и пришли к выводу, что вес не был помехой для нашей способности бегать со скоростью 18 м / с.

Истинным препятствием для людей, эффективно конкурирующих с автомобилями, является время и энергия, которые мы тратим впустую между моментом, когда нога касается земли, и временем, когда она отрывается от земли, чтобы сделать шаг. Вейанд и его группа установили, что при спринте время контакта ног с землей ограничивает скорость бега людей. Мышечные волокна должны тратить много энергии, чтобы поднять ногу с земли, а потом ее обратно поставить на землю, а затем снова поднять. Эта последовательность ограничивает скорость бега человека.

Если люди могут устранить эффект сопротивления времени и силы контакта ног и земли, то мы определенно сможем обогнать автомобиль на коротких расстояниях. Возможно, мы не можем сказать, сколько кислорода могут вдохнуть наши ноздри за один раз или как быстро легкие и сердце могут обогащать кровь в нашем теле, чтобы поддерживать максимальную скорость, но мы определенно можем что-то сделать с этой ограничивающей амплитудой ног при беге с контактной силой. Один из возможных способов — использовать подходящие кроссовки и инвестировать в эффективный план тренировок.