Non hai bisogno di stare davanti a un fucile per vedere la stessa fisica di resistenza in azione:puoi vederla attraverso le attività quotidiane come andare in bicicletta, o saltare nella tua macchina, o meno attività quotidiane come fare un viaggio di ritorno nello spazio.

E ogni giorno lo stesso processo salva innumerevoli vite, mentre l'atmosfera si ferma, e nella maggior parte dei casi vaporizza, meteore mentre sfrecciano verso di noi dallo spazio.

Come fermare un proiettile

Nell'episodio di Life on the Line, Todd Sampson viene colpito a distanza ravvicinata da un AK-47. Non è uno spoiler dire che non muore, dimostrando così che l'acqua, che è 1000 volte più densa dell'aria, fermerà un proiettile molto rapidamente.

Professor Geoffrey Taylor, dell'Università di Melbourne, dice che la resistenza (nota anche come resistenza) può essere descritta come una serie di collisioni.

"Mentre il proiettile attraversa l'acqua, sta dissipando la sua energia in un sacco di collisioni con squillions e squillions di atomi - ognuno toglie solo una piccola quantità di energia, "dice il professor Taylor, che ha fornito consulenza scientifica per l'episodio.

Ogni volta che il proiettile colpisce una molecola d'acqua, parte dell'energia che spinge in avanti il ​​proiettile viene trasferita alla molecola d'acqua. Quando tutta l'energia che muove il proiettile in avanti è stata trasferita attraverso le collisioni, il proiettile si ferma.

Le molecole d'acqua sono impacchettate molto più strettamente delle molecole d'aria e quindi nell'acqua, ci sono molte più collisioni mentre il proiettile avanza, e il proiettile si ferma molto più rapidamente.

"La fisica che sta nel fatto che non verrà ucciso dall'AK-47 è la stessa fisica che usiamo per migliorare l'efficienza delle auto, ed è la stessa fisica che aiuta i ciclisti a trovare la posizione di guida più efficiente, "dice il professor Taylor.

Mentre l'episodio, che comprende anche la medaglia olimpica e matematico Cameron McEvoy, dimostra l'effetto che i diversi fluidi hanno sulla resistenza, Il professor Taylor dice che dobbiamo prendere in considerazione anche altre proprietà, come la forma dell'oggetto in movimento, la sua velocità, e la quantità di energia che trasporta.

Forma:ritmi eleganti a blocchi

La forma di un proiettile è progettata in modo che, mentre si muove nell'aria, si scontra con il minor numero di particelle d'aria possibile, e ogni collisione trasferisce la minor quantità di energia.

Immagina una palla da biliardo che lancia un'occhiata da un'altra palla e poi confrontala con una che colpisce alla testa. La palla che guarda manterrà la maggior parte della sua energia e velocità, mentre la testa in collisione può fermare la palla morta.

Una forma simile a un proiettile crea più collisioni superficiali e meno collisioni frontali rispetto a una forma piatta nella direzione di marcia. Quindi viaggia molto più lontano prima di perdere la sua energia. Le auto moderne sono progettate in modo simile per assumere una forma aerodinamica, che consente loro di viaggiare più velocemente e consumare meno carburante.

"Se guardi all'efficienza delle auto e al loro design, l'aerodinamica è molto importante, " Il professor Taylor dice. "Nella guida su strada aperta la forma ha un impatto enorme sull'efficienza del carburante.

"Prendi una macchina sportiva; è aerodinamica e bassa al suolo, e poi prendi un SUV; può anche avere una forma aerodinamica, ma sta più in alto. non è possibile, tutto il resto è uguale, hanno la stessa efficienza del carburante.

"È lo stesso motivo per cui i ciclisti che fanno una cronometro si mettono in posizione accovacciata per ridurre l'area esposta al vento".

Velocità:più vai veloce, maggiore è la resistenza

Un appassionato ciclista, Il professor Taylor è fin troppo consapevole della resistenza in azione. Dice a bassa velocità, la resistenza dell'aria è solo una piccola componente delle forze che agiscono sul ciclista, e l'attrito dalla strada ha più di un effetto di rallentamento.

"Ma a 30 kmh, la resistenza al vento diventa la forza dominante, "dice il professor Taylor.

"Chiunque abbia guidato una bicicletta sa che se stai scendendo da una collina e stai seduto dritto, la forza dell'aria sul tuo petto è enorme."

E per i ciclisti professionisti, che raggiungono velocità superiori a 60 kmh, la resistenza al vento è un ostacolo enorme. Anche un piccolo cambiamento nella resistenza può portare a un grande impatto sulle prestazioni, da qui la Lycra aderente e i caschi aerodinamici indossati dai ciclisti del velodromo, così come la posizione di guida dall'aspetto scomodo.

"È assolutamente essenziale che questi ragazzi entrino nelle gallerie del vento e guardino le loro posizioni, e regolare l'altezza del sedile di un millimetro qua o là, e il loro manubrio di un millimetro qua e là, "dice il professor Taylor.

Energia:ogni collisione produce calore

Quanto più veloce sta viaggiando, più energia ha, e quindi più energia che deve essere trasferita attraverso le collisioni per rallentarla. Non c'è esempio più drammatico di questo di una stella cadente.

Una stella cadente è una meteora che colpisce l'atmosfera terrestre. Sta viaggiando così velocemente (spesso più di 10 chilometri al secondo), l'intenso calore causato dall'enorme tasso di collisioni con le particelle d'aria inizia a bruciarlo e, nella maggior parte dei casi, si vaporizza ben prima che colpisca la terra.

I veicoli spaziali corrono lo stesso rischio nel rientrare nell'atmosfera terrestre.

"Lo Space Shuttle è ricoperto di piastrelle di ceramica perché la velocità con cui l'energia viene ceduta alle molecole d'aria ne aumenta enormemente la temperatura. Servono piastrelle di ceramica che possano resistere a migliaia di gradi, oppure friggi."