Стреляем тараканами
Жаркие споры в курилке конечно же видели все. Один из таких несомненнор очень важных сегодня на работе и побудил меня сегодня разобраться в следующем вопросе:
Если таракан будет двигаться со скоростью пули при попытке раздавить его тапком, способен ли он нанести увечие?
Ну чтож попробуем ответить на вопрос в стиле https://chtoes.li/
Краткий ответ – нет, но давайте же разберемся.
И так убойная сила снаряда, и пули в том числе, в первую очередь характеризуется ее энергией, которую можно расчитать по простейшей формуле E=mv^2/2
Теперь неплохо бы разобраться с конкретнтной пулей и тараканом ведь и тех и других есть великое множество.
С тараканами все более менее понятно в наших домах в большинчтве своем обитает Рыжий таракан он же Blattella germanica путем беглого гуглежа https://animaldiversity.org/accounts/Blattella_germanica/ узнаем что средняя маса таракана этого вида редко достигает 0.125 грамма.
Давайте попробуем выстрелить нашим тараканом из хорошего страйкбольного оружия (скорость пули около 100м в секунду) – дульная энергия нашего таракана 0.625 Дж – не пробьет даже лист бумаги: примерно такую же энергию будет иметь шариковая пуля от игрушечного пневматического пистолета.
Ну давайте же выстрелим из настоящего оружия, возьмем пневматику! Скорость пули до 300м в секунду и дульная энергия нашего таракана уже 5.625 Дж – уже на грани пробитя тапка все что выше 3 Дж по закону считается оружием.
Теперь о пробивной способности путем опять же беглого гуглежа узнаем что есть такая единица измерения как удельная кинетическая энергия. В криминалистике используется для упрощенной оценки урона след таблица удельных энергий.
14-17 Дж/см^2 - поверхностные раны;
32-36 Дж/см^2 - непроникающее ранение грудной клетки с переломами грудины;
54-60 Дж/см^2 - проникающие ранения грудной клетки;
Однако заметили – наши единицы измерения чуть чуть поменялись у нас появилась площадь а значит и формула должна получить новый параметр: Eyд=E/S где S – это площадь нашей “пули”
почему то в сантиметрах... ну чтож посчитаем площадь таракана: средняя ширина 5мм средняя длинна 13мм но мы же не можем просто умножить два этих параметра так как форма таракана далека от прямоугольника (источник?). Давайте упростим его до элипса вписанного в этот прямоуольник и посчитаем площадь: (S = \pi*2a*2b) 58.9 мм^2 ну или 0.58 кв сантиметра – отлично мы можем просто разделить нашу дульную энергию примерно поплам и найдем удельную!
Давайте зарядем таракан в огнестрел! Пистолет Макарова имеет начальную скорость пули 330 м
в секунду ииии… пшик мы все еще в районе 6 джоулей…
Ну что давайте выстрелим из чего то действительно серьезного: ак47 (все же любят ака47) начальное скорость пули винтовочного патрона 700 метров в секунду (это дофига) но сколько же мы получим в джоулях на сантиметр - около 15! и это неожиданно для меня это тоже дофига.
Тапок мы однозначно пробили! - повредили ногу? Наверное нет.
В 2014 году была разработана новая уникальная сверхдальнобойная винтовка СВЛК-14С – скорость пули при выходе из ствола около 1000 метров в секунду. А это уже 30 Дж/см^2
Мы однозначно пробили тапок и возможно сломали ногу!
Ну и раз уж срелять тараканами давайте дадим ему первую космическую! 1900 Дж/см^2
Наша нога пробита насквозь! А заодно и еще пара этажей перекрытий – мы определенно достигли поставленной цели.
ЗЫ посту остро нехватает картинок в стиле xkcd
Ламп-хаки
Комментарий: "Лайфхак: подождите, пока продвинутая цивилизация отвлечется и постройте внутри их сферы Дайсона свою, поменьше радиусом"
Комментарий переводчика: Сфера Дайсона - гипотетический космический объект. Это сфера вокруг звезды, которая поглощает всю энергию, которую звезда излучает. Как и сказано в комиксе, астрофизик Фримен Дайсон предположил, что космические цивилизации могут пользоваться ими, чтобы максимизировать выгоду от своей звезды.
Оригинал Рэндалла Монро, перевод мой.
Тостер против морозилки
Будет ли тостер работать в морозилке?
— Подкаст My Brother, My Brother and Me, выпуск 343, обсуждение вопроса с сайта Yahoo Answers
В недавнем выпуске блестящего подкаста с советами от Джастина, Трэвиса и Гриффина МакЭлроев My Brother, My Brother and Me братья размышляли над вопросом с Yahoo Answers о последствиях помещения тостера в морозилку (примерно 36-я минута выпуска).
Они весело обсуждают несколько сторон ситуации и берутся за следующий вопрос. Поскольку к окончательному ответу они так и не пришли, я решил выручить их, рассмотрев поближе физику тостеров в морозилках.
У тебя мороженое... подгорело?
(Памятка по безопасности: учтите, если действительно так сделать, тостер может растопить лед — получится включенный электроприбор в луже воды.)
Вот как Гриффин описывает нашу ситуацию:
Ставим тостер в морозилку. Протягиваем туда удлинитель. Заряжаем хлеб, нажимаем кнопку. И вот что дальше, а? Если хлеб нагреется, значит, холодильник не справляется со своей работой. А если хлеб замерзнет, значит, с работой не справляется тостер.
Для начала верный ответ: тостер победит. Морозилка не справится со своей работой. Тостеры суровее морозилок.
Оказывается, в интернете у каждого есть собственное мнение по влиянию морозилки на хлеб, так что я стараюсь избегать этой темы и съедаю весь хлеб, едва купив его.
Удобно считать, что тостер и холодильник работают аналогично друг другу — один нагревает, другой остужает. Вот только тостеры греют гораздо сильнее, чем холодильники остужают.
Спираль обыкновенного тостера разогревается до свечения, а значит, примерно до 600 °C. При таких рабочих температурах не так уж важно, в каких условиях находится прибор: при 20 °C (комнатная температура), при 4 °C (холодильник) или при –15 °C (морозилка).
[Ноль на привычной шкале термометра может сбивать с толку: кажется, что 20° вдвое теплее, чем 10°. На самом же деле «ноль» на шкале Цельсия — условность. Если перевести все в кельвины, где градусы отсчитываются от абсолютного нуля, в морозилке будет 260 К, в холодильнике — 275 К, в комнате — 295 К… нагревательный же элемент тостера достигает 900 К.]
[шкала худшего в мире термостата]
Задача тостера — разогревать спираль от комнатной температуры до 600 °C с лишним. Для него разница в исходной температуре на 20–40 градусов едва ли ощутима. Сперва нагреются спирали, а затем и хлеб. Если хлеб в начале был прохладнее, до состояния идеального тоста его придется греть чуть дольше, но это не проблема. Если вы когда-нибудь сжигали тост, то знаете, что тостеры вполне способны разогревать хлеб гораздо сильнее, чем нужно для идеального завтрака.
МакЭлрои в своем обсуждении подняли еще один вопрос: даже если тостеру по зубам поджарить хлеб, долго ли он сможет не давать тосту остыть? Если не выключать ни морозилку, ни тостер, кто победит со временем?
Ответ: тостер все равно выиграет. Он производит около тысячи ватт тепла, система охлаждения в бытовой морозилке не может отводить тепло так быстро. Более того, морозилки прекрасно изолированы, так что внутри наверняка станет гораздо теплее, чем снаружи, и рано или поздно как минимум один из приборов просто перегреется. (В обоих устройствах есть предохранители, которые не дадут ничему сгореть, но в нашей ситуации рассчитывать на них было бы неразумно.)
Холодильники и морозилки перекачивают тепло изнутри наружу через заднюю стенку. (Вот почему она такая горячая. По этой же причине невозможно остудить комнату, оставив холодильник открытым.) В некотором смысле они эффективнее тостеров. Их холодильный коэффициент равен 2 или 3 — то есть за 1 единицу электроэнергии они отводят 2 или 3 единицы тепловой энергии. Тостер же превращает 1 единицу электричества в 1 единицу тепла. Но компрессор в морозилке потребляет всего 100–150 ватт, так что даже утроенная эффективность не поможет ему угнаться за тостером, производящим более 1000 ватт тепла.
(Обладатели мониторов энергопотребления выкладывают настоящие графики работы своих холодильников, их несложно нагуглить. Отчетливые квадратные волны — компрессор включается и выключается в течение дня. Большие пики — нагревательные элементы не дают спиралям покрываться льдом. В этих процессах участвуют и холодильник, и морозилка, но, если в основной камере уже холодно, бóльшая часть энергии уйдет на войну с тостером.)
Рано или поздно тостер начнет разогревать морозилку изнутри.
Даже будь морозилка такой же мощной, ей не удалось бы помешать спиралям тостера разогреться и поджарить хлеб. Она может остудить воздух вокруг тостера, но мы-то помним, что для этого прибора весь наш воздух и так холодный.
Если вдруг вы живете в канадском городе Виннипеге, вы можете поставить эксперимент. Зимней ночью температура воздуха там примерно такая же, как в морозильной камере, так что у вас за дверью фактически действующая модель бесконечно мощной морозилки. Допустим, однажды ночью вы выставите на крыльцо тостер, протянете к нему шнур и оставите на несколько часов, время от времени забирая тосты и заряжая новый хлеб. Что произойдет? Элементарно: вас быстро сожрут волки.
Но если вы выживете, то увидите, что тостер без малейших проблем работает на холоде. Хорошо подрумяненного тоста придется ждать чуть дольше, но все пройдет гладко, если ветер не слишком сильный. В конце концов, тостеру в любую погоду холодно.
Разница между тем, что люди считают «холодом» и «жарой», пренебрежимо мала во многих высокотемпературных процессах. Например, в Антарктике есть отлично оборудованная пожарная часть. Казалось бы, как может что-нибудь перегреться в самой холодной точке планеты? А между тем пожары представляют для исследователей серьезную угрозу. Ведь там сухо, ветрено и почти нет жидкой воды для тушения огня. Разумеется, там холодно, но, с точки зрения огня, холодно везде.
С другой стороны, в Антарктике нет волков. Так что, если вы не против прокатиться (и добудете разрешение местного пожарного управления), можете съездить туда и мирно насладиться тостами из морозилки под открытым небом.
Как и все прошлые разы, стырено с chtoes.li
Оригинал на языке Моргана Фримена и Джона Траволты: what-if.xkcd.com
Спрятать атмосферу
Толщина земной атмосферы очень мала в сравнении с радиусом планеты. Насколько глубокую яму нужно вырыть, чтобы человечество задохнулось?
— Сэм Бёрк
Идея предельно проста: когда копаешь яму в земле, воздух ее заполняет. [Выкопанная земля вытесняет воздух, и поначалу особенных изменений в окружающей атмосфере не будет. Но эффект усиливается, чем яма глубже, а куча земли — больше. Так что продолжайте!]
Если яма будет достаточно глубока, в нее уйдет бòльшая часть атмосферы — так что оставшейся уже не хватит для дыхания. В этой статье подмечено одно любопытное совпадение: наивысшая точка планеты находится почти точно на том уровне, дальше которого человеку не выжить.
Чтобы воздуха на уровне моря стало слишком мало для поддержания человеческой жизни, нужно «откачать» примерно 65% атмосферы.
Точный объем атмосферы определить сложно, ведь с возрастанием высоты она становится тоньше, да еще и не имеет четкой границы. Если всю атмосферу сжать до ее плотности у поверхности, то ее толщина составит порядка 10 километров, а объем — около 4 миллиардов кубических км. Этого воздуха достаточно, чтобы заполнить куб высотой примерно 1600 километров — сопоставимо с объемом твердого ядра Земли. Так мы можем в общих чертах представить масштаб нашей ямы.
Выкопать настолько большую яму будет очень непросто. Будь она даже размером со штат Массачусетс, глубина должна быть больше диаметра Земли, чтобы вместить весь воздух при нормальном атмосферном давлении. Яма размером с территорию Соединенных Штатов должна составлять 400 километров в глубину, и это намного глубже, чем можно вырыть на самом деле [Да, и если вы будете пытаться выкопать яму любой глубины размером с Соединенные Штаты, люди, вероятно, будут очень возмущены.].
Но постойте-ка! Давление воздуха изменяется с высотой. Когда вы поднимаетесь, давление воздуха падает. Вероятно, вы иногда замечали, как закладывает уши при движении по горам или на лифте в высотном здании. В то же время, давление повышается, если вы спускаетесь. Давление воздуха в глубокой шахте гораздо выше, чем на уровне моря.
Казалось бы, возрастающее давление должно помочь нам набрать больше воздуха в яму. Давление сожмет его, и глубокая яма сможет вместить больше воздуха, чем ей «причитается по справедливости». Но на деле все выходит не совсем так.
Чем горная порода глубже, тем она горячее. Источник: Эмиел, Джон; Экхарт, Аарон; Суонк, Хилари; Земное ядро, 2003.
Согласно закону идеального газа давление сжимает воздух, но в то же время тепло вызывает его расширение. В случае с ямой в земной коре расширение, вызванное теплом породы, и в самом деле может противодействовать сжатию от возросшего давления. Расчеты в этой статье показывают, что градиент температуры более 30 °C на километр приведет к отсутствию сжатия как такового. [Это самый настоящий документ, а не трейлер паршивого фильма. Честное слово.] Если изменение температуры происходит быстрее — как это часто бывает в районах с тонкой земной корой или районах вулканической активности, — плотность воздуха на самом деле будет резко понижаться по мере углубления, даже при увеличении давления.
Что, если сжать воздух как-то иначе?
Баллоны для дайвинга могут быть наполнены воздухом, сжатым в 200 раз. Куча этих баллонов, содержащих в себе всю атмосферу, будет высотой всего лишь в несколько сотен километров. Чтобы сжать воздух еще сильнее, его можно привести в жидкое состояние. Основные компоненты атмосферы — кислород и азот. Охлажденная достаточно сильно, она превращается в жидкость с плотностью, как у воды.
Если мы превратим всю атмосферу в жидкость (для протокола — не думаю, что нам следует это делать), мы вполне сможем поместить ее в землю. Фактически нам необходимо удалить участок верхней земной коры, вскрыть магматические жилы и камеры под давлением, каким-то образом все это герметизировать и в то же время сохранять достаточную прохладу, чтобы не расплавить наши резервуары.
Эти работы — задача почти невыполнимая. Но если каким-то образом вам удастся решить все бесчисленные технические проблемы, вы могли бы, в принципе, уместить всю сжиженную атмосферу Земли в яму глубиной 8 километров и площадью примерно с Техас.
Хотя, может, вам и не захочется использовать именно этот штат.
Как обычно ссылки на оригиналы:
Огромная благодарность переводчикам: chtoes.li
Респект и уважуха автору: what-if.xkcd.com
Микроволны
Сколько себя помню, я сталкиваюсь с одной проблемой. Каждый раз, когда пытаюсь разогреть в микроволновке остатки китайской еды, они греются неравномерно. Обычно (но не всегда) не прогревается центр, особенно рис, а порой и часть мяса. Это вечно сбивает с толку, и я машинально грею больше двух минут. Но зачастую из-за этого тарелка или миска нагревается сильнее пищи. Так что, пожалуй, вопрос в том, как долго стоит греть оставшуюся китайскую еду, скажем, в 800-ваттной микроволновке?
— Джеймс
Отличный вопрос. Я бы не отвечал на него, так как ответ найти несложно — стоит просто погуглить. Но я узнал его, только когда сам вырос, так что все же попробую ответить — ради блага тех, кто, как и я, годами заблуждался насчет микроволновок.
Но сперва отказ от ответственности. Я не эксперт в приготовлении еды или пищевой безопасности. Лучше послушайте тех, кто в этом разбирается и пишет хорошие и подробные статьи на эту тему.
Итак, разберемся с вопросом Джеймса.
Есть несколько причин, по которым микроволны нагревают еду неравномерно.
Начнем с того, что у микроволновых печей есть «холодные» и «горячие» зоны. Можете сами убедиться — положите в печь влажную термобумагу, маршмэллоу, шоколадку, а лучше всего — пападам.
Тот факт, что микроволновки не греют еду равномерно, связан с законами физики. Если непрерывно излучать волны в пространство — а наши печи так и работают, — то наверняка будет несколько «мертвых» зон.
В двумерном пространстве будет похожий рисунок, но несколько сложнее.
Именно из-за этих «мертвых» зон микроволновые печи оборудованы вращающимися тарелками — чтобы каждый участок блюда прошел через хотя бы одну «горячую» зону. Инженеры придумали много трюков, чтобы уменьшить число «мертвых» зон. К сожалению, идеала пока не нашли, так что все микроволновые печи греют еду хоть немного неравномерно.
Вторая важная причина появления непрогретых участков: микроволны плохо поглощаются льдом.
На первый взгляд, это не проблема, да? Просто погреем еду дольше, если она частично или полностью заморожена. Но тогда случится нечто любопытное.
Когда лед тает, он превращается в воду[источник?], а она как раз отлично поглощает микроволны. Первые кристаллы льда становятся водой и сразу же принимаются очень быстро поглощать микроволны и тепло, хотя вокруг еще остался лед. Эти растаявшие участки с легкостью могут нагреться достаточно, чтобы еда начала готовиться, в то время как остальная часть еще заморожена.
Получается, если вы размораживаете в микроволновке мясо, оно будет очень горячим снаружи, но где-то внутри останется сплошная льдина. И если вы положите такое мясо на плиту [в смысле на сковорду на плите, или что там у вас?], оттаявшая часть может зажариться еще до того, как замороженная вообще начнет греться. В итоге у вас будет стейк с большой сырой серединой.
Это отчасти объясняет те причудливые инструкции по разогреву еды.
На упаковке написано отставить в сторону на 1–2 минуты не только затем, чтобы вы не обожгли язык, но чтобы температуры холодных и горячих частей выровнялись и обеспечили вам одинаково прогретое блюдо. Кроме того, вы можете увидеть указания перемешать еду посреди процесса приготовления, если один из ингредиентов плохо проводит тепло (это может быть рис) или содержит крупные кристаллы льда (как замороженные фрукты или мясо). Делая так, вы равномернее распределите тепло в блюде, сдвинете еду подальше от «холодных» зон, а также разделите кристаллы льда и смешаете их с теплыми водными карманами, чтобы они поскорее растаяли.
Теперь нам понятнее, почему Джеймс в замешательстве. Он менял самую вероятную переменную — общее время приготовления, — но любое ее значение не приносило нужного результата.
Выход из ситуации — заняться другими переменными. Во-первых, можно иначе распределить тепло, остановив микроволновку на полпути и перемешав еду. Во-вторых (если перемешать проблематично), можно позволить температуре выровняться самой. Если Джеймс немного погреет еду, чуть-чуть подождет, а затем снова включит печь, то в период паузы «горячие» зоны успеют передать тепло «холодным» — блюдо нагреется равномернее.
И здесь мы приходим к последней потрясающей [Я уж точно был потрясен. Я лет 20 пользовался микроволновками, прежде чем ее осознал.] особенности микроволновых печей: уровню мощности.
Оказывается, что «частое выключение микроволновки, чтобы температура выровнялась» делает то же, что и «уровень мощности»! Смена уровня мощности на деле не меняет интенсивность микроволн — просто излучатель будет работать с паузами. Когда вы готовите что-то на половине мощности, то можете заметить, что звук работы печи часто меняется — это магнетрон включается и выключается. [Такие периоды включения/выключения (цикл работы) неожиданно длительны. Это в некоторой степени связано с тем, что с магнетроном сложно добиться такого цикла. Кроме того, именно поэтому полторы минуты на 75% мощности не обязательно обеспечат столько же тепла, что и привычные две минуты на 50% (как можно было бы ожидать).]
Когда он включен, печь работает на полную мощность. В результате микроволновка просто автоматизирует скучную рутину готовки: запускается несколько раз на «высокой» мощности по 10 секунд, в промежутках позволяя еде отдохнуть.
Так что я просто посоветую Джеймсу вот что: готовьте на меньшем уровне мощности, помешивайте еду в процессе и отставьте на пару минут после нагрева, прежде чем съесть.
А вот интересный факт: если разрезать виноградину, оставив немного между половинками, и поставить в микроволновку, появятся пучки плазмы. (Вы можете повредить микроволновку, так что действуйте на свой страх и риск.)
К вопросу это никак не относится. Мне просто хотелось поделиться этим с вами.
Копипастил для вас с сайта chtoes.li, оригинал на английском what-if.xkcd.com
Тема дня: молнии
Насколько в действительности опасно находиться в бассейне в грозу?
— Джей Генгельбах
Что случится, если вы будете принимать душ (или стоять под водопадом) в тот момент, когда в вас ударит молния?
— same3chords
Что произойдет, если молния поразит лодку или самолет, в которых вы находитесь? А если это будет подводная лодка?
— SoobNauce
А что, если вы будете менять лампу на вершине радиовышки, а в нее в этот момент ударит молния? А если вы будете делать сальто назад? Или стоять на графитовом поле? Или смотреть прямо вверх на разряд?
— Денни Видул
Что произойдет, если молния ударит в пулю, летящую в воздухе?
— Тимоти Кэмпбелл
Что случится, если молния ударит, когда вы перепрошиваете BIOS в грозу?
— njsg
_______________________________________
Перед тем, как мы продолжим, я бы хотел подчеркнуть один важный момент.
Я не эксперт по защите от молний. Я — парень, который рисует картинки в Интернете. Мне нравится, когда что-то загорается и взрывается, но это не значит, что меня волнуют ваши интересы. Эксперты по защите от молний работают в Национальной метеорологической службе США.
http://www.lightningsafety.noaa.gov/
Ладно, с этим закончили.
Чтобы ответить на заданные вопросы, нужно понять, куда скорее всего попадет молния. Для определения можно воспользоваться одним ловким фокусом, с описания которого я и начну. Возьмите воображаемую 60-метровую сферу, разместите на местности и взгляните на точки ее соприкосновения с различными предметами.
Говорят, что молния бьет в самую высокую точку на местности. Раздражающе небрежное заявление, оно сразу же порождает гору вопросов. Во-первых, насколько велики размеры «местности». Я хочу сказать, не каждая молния бьет в Эверест. Но будет ли она бить в самого высокого человека в толпе? Самым высоким из всех, кого я знаю, скорее всего является Райан Норт — автор веб-комиксов про тираннозавра (согласно Википедии эти животные были до 6 метров высотой) . Стоит ли мне тусоваться около него, надеясь спастись от молнии? А как насчет прочих факторов? (Вероятно, именно поэтому вы, а не я сам, задаете вопросы в этом блоге.)
Но как же все-таки молния выбирает цель?
Видео, записанное Томом Уорнером — вероятно, одно из самых клевых, которые я видел в своей жизни. В нем показан записанный с частотой 7 207 кадров в секунду разряд молнии. То есть, фактически 33-секундное видео соответствует 1/10 секунды реального времени. Существует огромное количество видео, где в замедленном времени демонстрируются разряды молний, но это лучшее из тех, что я находил.
Видео Тома дает нам возможность понять путь молнии. Она начинается с ветвящегося пучка зарядов — «лидера», — который выходит из облака. Его вы можете наблюдать в первой части видео. Он распространяется вниз со скоростью в несколько десятков или сотен километров в секунду, преодолевая километры до земли всего за несколько десятков миллисекунд.
В «лидере» протекает сравнительно небольшой ток, порядка 200 ампер. Его вполне достаточно, чтобы убить вас, но это ничто по сравнению с тем, что будет дальше. В момент соприкосновения «лидера» с землей потенциалы облака и земли выравниваются с внушительным разрядом в 20 000 ампер. Это и есть та ослепляющая вспышка. На скорости, сравнимой со скоростью света, она поднимается по созданному каналу меньше чем за миллисекунду — в течении одного кадра видео.
(Техническая деталь: несмотря на то, что это движение называется «обратным ходом», заряд по-прежнему течет вниз. Однако сам разряд выглядит так, как будто распространяется в направлении облака. Эффект очень похож на то, как начинают двигаться автомобили при включении зеленого цвета (или такого): сначала начинают ехать машины, находящиеся ближе всего к светофору, затем те, что дальше, так что кажется, будто движение распространяется назад.)
Таким образом, то место на земле, в которое, как нам кажется, «бьет» молния, — это точка, где происходит первое соприкосновение «лидера» с поверхностью. «Лидер» пробирается через толщу воздуха маленькими прыжками. Он безусловно чувствует, как ему преодолеть путь к (обычно) положительному заряду в земле. Однако, его «чувство» заряда ограничено радиусом в несколько десятков метров от вершины. Если в этом радиусе окажется что-то, соединенное с землей — заряд переместится туда. Иначе же он сдвинется в каком-то почти произвольном направлении и продолжит движение.
Отсюда и берется идея о 60-метровой сфере. Она — способ представить, какие точки первыми почувствует «лидер»; точки, в которые он может переместиться на следующем (возможно, последнем) шаге.
Чтобы понять, куда вероятнее всего ударит молния, мы устанавливаем на местности 60-метровую воображаемую сферу (из соображений безопасности не используйте настоящую сферу). Она не проходит сквозь предметы и не сгибает их, разворачиваясь поверх, а точки соприкосновения с предметами — верхушки деревьев, стойки ограждения или гольфисты в поле — наиболее вероятные мишени для молнии.
Следовательно, мы можем вычислить «тень» молнии, создаваемую объектом высотой h на плоской поверхности.
Тень — это участок земной поверхности, где «лидер» скорее ударит в высокий объект, а не в землю вокруг него.
Да, это вовсе не значит, что вы в безопасности, находясь в области тени. Более того: верно обратное. Когда ток попадает в высокий объект, он стекает в землю. Если в этот момент недалеко от этого места вы касаетесь земли, то он может протечь сквозь ваше тело. Из 28 человек, убитых молнией в 2014 году, 13 стояло около дерева или под ним.
Собрав в кучу все эти рассуждения, давайте определим возможные пути молнии для всех заданных вопросов.
Насколько в действительности опасно находиться в бассейне в грозу?
Довольно опасно. Вода является проводником, но это не самая большая проблема. Самое страшное то, что когда вы плаваете, ваша голова возвышается над большой плоской поверхностью. Но даже если молния ударит в воду рядом с вами, вам все равно будет плохо. Высвободится 20 000 ампер — в основном над поверхностью — но насколько сильными будут повреждения на том или ином расстоянии довольно тяжело подсчитать.
Мне кажется, что в радиусе ближайших 12 метров вы будете в наибольшей опасности, а в пресной воде это расстояние увеличивается, так как току с наибольшей вероятностью захочется пройти именно через ваше тело.
Что случится, если вы будете принимать душ (или стоять под водопадом) в тот момент, когда в вас ударит молния?
Брызги вам не опасны, они представляют собой лишь капельки воды в воздухе. Ванна, в которой вы стоите и водяные лужи, стекающие в водопровод — вот где реальная угроза.
Что произойдет, если молния поразит лодку или самолет, в которых вы находитесь? А если это будет подводная лодка?
Лодка без каюты примерно так же безопасна, как поле для гольфа. Лодка с закрытой каютой и системой защиты от молнии примерно так же безопасна, как автомобиль. Подлодка настолько же безопасна, как погруженный под воду сейф (а сейф под водой — это не то же самое, что сейф в подлодке: сейф в подлодке намного безопаснее, чем погруженный под воду сейф). (Непереводимая игра слов. В США существует программа сертификации подводных лодок, которая называется submarine safe или SUBSAFE. Таким образом, словосочетание submarine safe может означать эту программу, подводную лодку, в которой вы находитесь в безопасности, сейф, находящийся в подводной лодке, и сейф, находящийся под водой. К сожалению, перевести эту адскую игру слов на русский язык просто невозможно ввиду отсутствия у нас необходимых контекстов)
А что, если вы будете менять лампу на вершине радиовышки, а в нее в этот момент ударит молния? А если вы будете делать сальто назад? Или стоять на графитовом поле? Или смотреть прямо вверх на разряд?
Что произойдет, если молния ударит в пулю, летящую в воздухе?
Пуля не повлияет на путь молнии. Каким-то образом нужно угадать момент выстрела так, чтобы пуля оказалась в середине разряда на обратном ходу молнии.
Ядро разряда молнии составляет всего несколько сантиметров в диаметре. Пуля, выпущенная из АК-47 (Учитывая национальность автора, трудно ставить ему в укор ошибку, уже ставшую классической, — называть автомат Калашникова АК-47), имеет длину около 26 мм и летит со скоростью примерно 700 миллиметров в миллисекунду.
Пуля имеет свинцовый сердечник с медным покрытием. Медь — невероятно хороший проводник электричества, и большая часть 20 000 ампер сможет с легкостью пройти через пулю.
Удивительно, но с пулей практически ничего не случится. Если бы она не двигалась, ток быстро разогрел бы и расплавил металл. Но она летит настолько быстро, что выходит из канала до того, как будет нагрета на несколько градусов. Пуля продолжает лететь к своей цели так, как будто ничего и не было. Конечно, есть некоторые интересные электромагнитные силы, порожденные магнитным полем вокруг разряда и током, протекающим через пулю, но из тех, что я обсчитал, ни одна в достаточной степени не поменяла общую картину.
Что случится, если молния ударит, когда вы перепрошиваете BIOS в грозу?
Для пытливых: “1:32 Gateway 2000 commercial (1994) - The smooth talkin' Daddy
Создателей перевода можно посмотреть на http://chtoes.li , оригиналы на английском http://what-if.xkcd.com/
*видео про молнию уже выкладывали. Но в статье ссылались именно на него, я его добавил для удобства.
Секция коротких ответов
Сколько протянет Солнце, если на него направить огромный пожарный шланг? Меня об этом спросил мой шестилетний брат Адам.
— Остин Дики
Твой брат, скорее всего, удивится, узнав, что вода может сделать Солнце ещё горячее.
Молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода, которые являются топливом в термоядерной реакции Солнца. Но, что важнее, приток дополнительной массы сделает Солнце тяжелее. И оно сможет намного сильнее сталкивать частицы, в результате чего реакция пойдёт быстрее. Значит, Солнце будет светить ярче и сожжёт всё своё топливо быстрее.
Если же продолжить лить воду, Солнце пройдёт через множество невероятных этапов. В ходе одной из фаз, которая называется «гелиевая вспышка», скорость реакции будет пропорциональна 40-ой степени температуры; по-моему, это самая большая степень, которую я когда-либо видел в уравнениях физических процессов!
Так или иначе, звезда схлопнется, сбросит внешнюю оболочку и станет чёрной дырой. Эта чёрная дыра, испуская рентгеновские лучи, продолжит всасывать воду до тех пор, пока в системе муниципального водоснабжения не заметят, что вы делаете, и не отключат её вам.
Что произойдет, если направить луч света (или лазера) внутрь сферы, сделанной как одностороннее зеркало?
— Чейз Монгомери
Хотите — верьте, хотите — нет, но вам всю жизнь врали. Такой вещи, как одностороннее зеркало, не существует.
Стекло либо пропускает свет, либо отражает его, и не существует стекла, которое бы позволяло свету проходить насквозь с одной стороны, а с другой — отражало бы его. Стекло в полиции — частично отражающее с обеих сторон. Суть в том, что на стороне заключённого свет ярче, так что зеркало отражением скрывает то небольшое количество света, что идёт со стороны наблюдателей.
Если бы Майкл Фелпс смог неограниченно долго задерживать дыхание, сколько времени у него бы ушло на то, чтобы достигнуть самой глубокой точки океана и подняться назад?
— Джимми Морей
Вероятнее всего, он ослепнет и умрёт где-то между 100 и 400 метрами.
Человеческое тело довольно хорошо выдерживает высокое давление. При хорошей подготовке мы можем выжить при давлении в несколько десятков атмосфер. Разные системы организма выходят из строя на разных глубинах, но одно из наиболее жёстких ограничений — это нервный синдром высокого давления. При погружении глубже 100 метров дайверы становятся нервными и легко возбудимыми (особенно, если давление повышается быстро), и в то же время начинают постоянно проваливаться в сон и просыпаться. Причиной этого явления может быть прямое давление на мозг.
Но давайте предположим, что Майкл Фелпс неуязвим для всего этого. В этом случае весь вопрос только в скорости.
Существует не так много рекордов по подводному плаванию, и, если основываться на том, как быстро этот парень проплыл 50-метровку на спине, Майклу потребуется…
…чтобы совершить путешествие.
В первом «Супермене» супергерой облетел Землю так быстро, что она начала вращаться в обратном направлении. И вследствие этого время пошло вспять. <…> Как много энергии потребуется для того, чтобы человек, летающий вокруг Земли, вызвал смену направления вращения?
— Эйдан Блэйк
Кое-кто недавно вынес мне мозг, сказав, что я понимал эту сцену неправильно всю свою жизнь. Я лучше поясню, что там происходило по моему мнению.
Супермен никак не влиял на Землю. Он просто летел достаточно быстро, чтобы вернуться назад во времени. (Быстрее скорости света, я полагаю? Ох уж эта физика комиксов.) Земля изменяет направление вращения, потому что мы видим, как он перемещается назад во времени. У него не было необходимости каким-то образом менять направление собственного полета.
Теперь, когда я осознал другую позицию, я вижу — в этом есть какой-то смысл. Ну, примерно такой же, как в путешествующем во времени мужике в-красном-плаще-и-трусах-поверх-трико.
Изменение направления вращения Земли (и того, что за этим последует) — тема для другой статьи.
Насколько быстро должен двигаться автомобиль, чтобы можно было утверждать, что красный цвет показался зелёным из-за эффекта Доплера?
— Юци Турниански
Что случится, если открыть портал между Бостоном (уровень моря) и Мехико (более 2 км над уровнем моря)?
— Джэйк Ж.
Из закона Бернулли следует, что средний воздушный поток будет составлять примерно:
Эта скорость достаточно велика, чтобы сдуть с парковки весь асфальт. Я бы разместил портал на площади Кендэлл: для парней из MIT такие вещи, скорее всего, привычное дело.
Однажды, когда я только начинал встречаться со своей женой, она пригласила меня пообедать у себя дома. На кухне стояло нечто под названием «стулья Баухаус», которые были полны дыр диаметром около 5—6 миллиметров как на спинке, так и на сидении. Во время этого замечательного обеда я был вынужден выпустить небольшую порцию газов и выпустил, ухитрившись сделать это очень дискретно. Получилось так, что стул, на котором я сидел, преобразил благополучную тишину в восхитительный — и громкий — звук флейты. Мы оба (к счастью) были потрясены и удивлены, и в дальнейшем я неоднократно размышлял, какова вероятность такого события. Эти стулья у нас уже пять лет, и, несмотря на усердные попытки, воспроизвести звук не получилось.
— Р. Д.
Ну… это не совсем вопрос.
Что, если мой принтер сможет печатать настоящие деньги, насколько это повлияет на остальной мир?
— Дерек О’Брайан
Вы можете уместить четыре купюры на листе бумаги формата А4.
Если ваш принтер сумеет печатать по одной странице (с обеих сторон) в минуту, в режиме полноцветной высококачественной печати, то за год получится 200 миллионов долларов.
Для вас этого достаточно, чтобы сильно разбогатеть, но не хватит на то, чтобы создать хоть какую-то брешь в мировой экономике. Поскольку в обращении находятся 7,8 миллиардов 100-долларовых банкнот, и продолжительность жизни 100-долларовой банкноты около 90 месяцев, это означает, что в год их производится около миллиарда. Ваши дополнительные два миллиона банкнот с трудом удастся даже заметить.
Что, если взорвать атомную бомбу в центре урагана? Исчезнет ли ураган сразу?
— Руперт Бэйнбридж (и сотни других)
Этот вопрос очень часто задавали.
Оказывается, Национальному управлению океанических и атмосферных исследований — структуре, в которую входит Национальный центр прогнозирования ураганов, — их тоже задавали множество раз. И их так часто спрашивали, что они опубликовали ответ. http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/C5c.html (англ.)
Я бы посоветовал прочитать его целиком, но, как мне кажется, последняя фраза из первого абзаца говорит о многом:
«Нет нужды говорить, что это плохая затея».
Я действительно рад, что кто-то в правительстве США вынес заключение по вопросу стрельбы ядерными ракетами по ураганам.
Что, если все разместят турбогенераторы в водосточных трубах своих домов и мест работы, как много энергии они выработают? Будет ли достаточно этой энергии, чтобы окупить стоимость генераторов?
— Дамьен
На дом в дождливом месте, типа юго-востока Аляски, может проливаться около 4 метров воды в год. И водные турбины могут быть достаточно эффективны. И если дом имеет площадь 140 кв.м., а водостоки имеют высоту в 5 метров, то он будет генерировать около одного ватта мощности с одного дождя, и максимальная экономия электричества будет около:
Самый дождливый час был зарегистрирован в 1947 году в Холте, Миссури, где выпало около 30 сантиметров дождя за 42 минуты. За эти 42 минуты наш гипотетический дом сгенерирует до 800 ватт электричества, чего должно быть достаточно, чтобы запитать всё внутри него. В оставшееся время года значение даже не приблизится к этому.
И при стоимости генератора в 100 долларов, жители самого дождливого места в США, Кетчикане, Аляска, смогут отбить его стоимость в течении века.
Если использовать только произносимые сочетания букв, насколько длинные имена придётся присваивать звёздам, чтобы у каждой во Вселенной было своё уникальное имя в одно слово?
— Симус Джонсон
Во вселенной около 300 000 000 000 000 000 000 000 звёзд. Если слово произносимо при чередовании в нём гласных и согласных (есть способы получше сделать слово произносимым, но этого достаточно для приближения), то каждая добавленная пара букв позволяет назвать в 105 раз больше звёзд (21 согласная и 5 гласных). 105 вариантов на каждую пару букв — примерно такая же плотность информации, как у цифр. Это предполагает, что имя в конечном итоге получится примерно таким же длинным, как и общее выписанное количество звёзд.
Мне нравится считать что-то, что включает в себя измерение длины записанного на странице числа, но на самом деле это просто способ свободно прикинуть десятичный логарифм от x. Это работает, но кажется таким неправильным.
Иногда я езжу в школу на велосипеде. Зимой ехать на велосипеде раздражает, потому что очень холодно. Насколько быстро мне нужно ехать, чтобы моя кожа разогрелась тем же способом, что и у спускаемого космического аппарата?
— Дэвид Нэй
Спускающиеся аппараты нагреваются потому, что они сжимают воздух перед ними (а не, как принято считать, из-за трения воздуха).
Согласно этому калькулятору ( http://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/stagtmp.html ), чтобы увеличить температуру воздушного слоя перед вашим телом на двадцать градусов Цельсия (достаточно, чтобы перейти от заморозки к комнатной температуре), нужно ехать со скоростью 200 м/с.
Самые быстрые транспортные средства, движимые мускульной силой и двигающиеся на уровне моря, — лежачие велосипеды, заключённые в обтекаемые аэродинамические оболочки. Эти велосипеды разгоняются вплоть до 40 м/с. Это та скорость, которую человек может произвести, чтобы уравновесить свои усилия и силу сопротивления воздуха.
Поскольку сопротивление воздуха увеличивается пропорционально квадрату скорости, то это значение будет достаточно сложно увеличить. Чтобы разогнаться до 200 м/с потребуется, как минимум в 25 раз больше мощности, чем для разгона до 40 м/с.
На таких скоростях последнее, о чём нужно думать, — нагрев от воздуха. Быстрая прикидка покажет, что температура вашего тела, совершающего такую работу, увеличится до смертельной за пару секунд.
Сколько физически места занимает Интернет?
— Макс Л
Существует множество способов прикинуть количество информации, содержащейся в Сети, но мы можем задать интересную верхнюю границу, просто прикинув, сколько дискового пространства (как образец) мы купили.
Индустрия систем хранения данных производит около 650 миллионов жёстких дисков в год. Если большинство из них — 3,5″ диски, это означает, что производится восемь литров (2 галлона) жёстких дисков в секунду.
Это значит, что последние несколько лет производство жёстких дисков благодаря постоянно увеличивающимся объёмам носителей представляет собой большую часть мировой системы хранения, мы заполнили лишь нефтяной танкер. Таким образом, исходя из расчётов, Интернет меньше, чем нефтяной танкер.
Что, если мы примотаем C4 к бумерангу? Будет ли это эффективным оружием или это будет так же глупо, как и звучит?
— Чед Мацзиевски
Пофиг на аэродинамику, мне интересно, какое тактическое преимущество вы хотите получить, имея летающий фугас, который вернётся к вам, если вы промахнётесь.
Копипастил и подгонял картинки с сайта http://chtoes.li , которые переводят http://what-if.xkcd.com
*Простите за ужасное форматирование формулы с цветом автомобиля.