Натолкнувшись на препятствие, дрейфующие астронавты от него отскакивают. Чем именно это закончится, зависит от массы и скорости астронавтов и самого препятствия. Играют роль и направления движения всех перечисленных объектов. Чтобы посчитать, что произойдет в ходе подобного столкновения, физики используют такое понятие, как импульс. Это произведение массы и скорости. Сумма импульсов тел до столкновения должна равняться сумме импульсов после него. Сохранение импульса
важный закон природы, позволяющий описать движение тел.
Что такое сохранение импульсаИмпульс это произведение массы и скорости. Как и у скорости, у импульса есть направление. Возьмем в качестве примера бильярд: все шары на столе одинакового размера и одинакового веса. Если белый шар ударяет по цветному, ранее неподвижному шару, весь импульс первого передается второму. Растеряв весь свой импульс, белый шар остается неподвижно лежать на сукне.В бочче металлический шар, который нужно бросать, больше и тяжелее, чем тот, в который нужно попасть. Попадая в покоящуюся цель, большой шар после столкновения все равно продолжает движение, потому что он тяжелее. Большой и тяжелый шар передает часть импульса маленькому и легкому но только часть. Если же кинуть маленький шар в направлении большого, который находится в состоянии покоя, мы увидим, как он оттолкнется и покатится в обратном направлении. Если большой шар весит очень много, он останется лежать без движения.
Проведите эксперимент: бросьте мячик для настольного тенниса в гимнастический набивной мяч медицинбол. Закон сохранения импульса объясняет, почему маленький мячик меняет направление движения на противоположное. Рассчитать его движение можно, приравняв друг к другу импульсы до и после столкновения. В большинстве случаев для конкретных расчетов нужно еще учитывать закон сохранения энергии.
Кстати, если сталкиваются два автомобиля, они почти не отскакивают друг от друга. Здесь импульсная, или кинетическая, энергия, которая есть у автомобилей перед ударом, практически полностью преобразуется в деформацию кузова. Для пассажиров лучше, если их не будет мотать туда-сюда. Еще один пример подобных столкновений пластилин, брошенный в стену. Он тоже не отскакивает, а меняет свою форму и прилипает к стене.
Действие инерции и кинетической энергии свободно дрейфующих в космосе объектов особенно наглядно показано в сцене, где происходит катастрофа. Космический шаттл, защищающий астронавтов, оказывается словно под обстрелом множества обломков и эффектно разрушается. Экипаж погибает, выживают только Ковальски и Стоун. Абсолютная тишина в этой сцене наводит на меня особую жуть. И в то же время такое изображение действия физических законов в космосе радует, ведь в вакууме действительно ничего не слышно.
Не знаю, как у вас, но у меня сильнее всего мороз по коже побежал от сцены
«Гравитации», в которой обломки пробивают насквозь шлем и голову одного из членов экипажа. Из-за невероятной силы удара в его голове образовалась дыра размером с кулак. И все это выглядело неестественно, ведь астронавт не пролил ни капли крови, а зрители к тому же могли смотреть через эту дыру насквозь. А в следующую секунду нам показали парящую в космосе фотографию семьи этого несчастного астронавта. Вот тут-то у меня и встал ком в горле.
Итак, шаттла больше нет. Два астронавта остались в космосе одни. Запасы кислорода истощаются. Ну и ну! Эти обстоятельства располагают к тому, чтобы фильм получился что надо. Но такие матерые ученые, как я, в этих случаях вместо того, чтобы волноваться за судьбу главных героев, вглядываются в то полушарие Земли, где сейчас ночь. Оказывается, и эту деталь создатели «Гравитации» не оставили без внимания. Я узнал очертания Сицилии в Средиземном море, величественной дельты Нила в Египте и его ярко освещенной ночью столицы Каира. Потрясающе! Судьба астронавтов не тронула меня так, как географическая точность этих кадров. Снимаю шляпу!
На этом фильм, вообще-то, мог и закончиться. Как двум астронавтам выбраться из этой почти безнадежной ситуации в одиночестве? Но зрителей ожидало еще 50 минут просмотра. И тут создатели фильма задвинули научную точность куда подальше. Потому что главные герои решили полететь на неповрежденную Международную космическую станцию (МКС), которая находилась неподалеку, чтобы заправиться там кислородом и вернуться в зону комфорта. Внимательные зрители тут же недоверчиво спросят: «А что, так можно было?» И правильно сделают. В реальности такой трюк бы не сработал. Земная орбита кишит спутниками и станциями, но расстояния между ними все равно не позволяют «пересесть» так просто с одной станции на другую. Прости, Джордж, но тут даже твой турбореактивный ранец не поможет.
Международная космическая станция находится на околоземной орбите на высоте 420 км; телескоп «Хаббл», как я уже говорил, на высоте примерно 550 км. Слой атмосферы между ними, начинающийся на высоте 85 км и простирающийся примерно до 500 км, называется «термосфера». В зависимости от активности Солнца он нагревается до 300-1500 °C, что примерно соответствует температуре пламени свечи. Однако этот жар нельзя почувствовать напрямую, потому что частиц, передающих тепло, там почти нет. Средняя плотность воздуха в этом слое атмосферы составляет всего 10-14 г/см3. Действительно мало. Для сравнения: на уровне моря при нормальной летней температуре плотность воздуха 10-3 г/см3. Но это еще не предел: средняя плотность пространства во Вселенной всего 10-30 г/см3, а средняя температура 2,7 кельвина, или примерно -270 °C. Бр-р-р-р!