Jak rakieta rujnuje niszczycieli fizyką


oglądałem Guardians of the Galaxy Vol. 2) wiele razy, ale nigdy wcześniej nie zauważyłem tej niesamowitej sceny fizyki. Rakieta, szop cyborga, jest ścigany przez las w nocy przez Niszczycieli, i zastawia kilka pułapek, w tym jakąś kopalnię antygrawitacyjną lub urządzenie odpychające. Kiedy prześladowcy zbliżają się, naciska guzik, a one lecą w powietrze, po czym spadają z powrotem.

Oczywiście będąc Rakietą, nie może tego zrobić tylko raz. Mamy wspaniały widok na wierzchołki drzew, a Niszczyciele są bezradnie rzucane w górę i w dół, w kółko. Boom: To idealna scena do analizy wideo. To tak, jakby zrobili to tylko na zajęcia z fizyki.

Ruch egzoplanetarny

Jak zawsze zaczynamy od ustalenia sił. Kiedy kolesie są poza wpływem urządzenia Rakiety (cokolwiek to jest), działa na nich tylko jedna znacząca siła: oddziaływanie grawitacyjne z planetą. Jest to ten sam rodzaj holowania w dół, który odczuwasz na Ziemi, co Twoja waga.

OK, wiemy, że na powierzchni planety ta siła grawitacji ma stałą wielkość, równą lokalnemu polu grawitacyjnemu (sol) razy masa obiektu (m). Wiemy również, że stała siła (fa) powoduje przyspieszenie obiektów ze stałą szybkością, a siła jest równa iloczynowi masy i przyspieszenia (za). Łącząc te dwie rzeczy, otrzymujemy mama = mg:

Ilustracja: Rhett Allain

Anulowanie m, stwierdzamy, że przyspieszenie jest równoważne polu grawitacyjnemu: za = sol. (Z tego powodu często nazywa się go „przyspieszeniem grawitacyjnym”. Nie podoba mi się ten termin, ponieważ sugeruje, że obiekt musi przyspieszać.) Chodzi o to, że masa nie wchodzi w to. Wielkie Niszczyciele, małe Niszczyciele – wszystkie przyspieszają w dół w tym samym tempie. Na Ziemi wskaźnik ten wynosiłby –9,8 metra / sekundę2). Ale sądząc po czterech księżycach na nocnym niebie, to nie jest Ziemia!

Czy mówimy, że spadają ze stałą prędkością? Nie! Przedmioty spadające swobodnie, działając na nie tylko grawitacyjnie, przyspieszają, gdy spadają. Ale przyspieszają w stałym tempie.

Możemy również wykreślić pozycję w funkcji czasu. Począwszy od określonej wysokości y0 i prędkość początkowa v0, możemy zapisać relację między pozycją pionową (y) i czas (t) za pomocą tego znanego równania kinematyki: