Коли швидкість автомобіля складає 120 км/год, чому муха в автомобілі не потрапляє в заднє скло?

443

Чому швидкість мухи всередині машини дорівнює швидкості автомобіля?

Ви напевно не раз стикалися з ситуацією, коли до вас в машину залітала муха, овод, комар чи оса. На жаль, не завжди так легко вигнати комах з салону автомобіля. У результаті дуже часто подібні пасажири подорожують в машині разом з нами. Але ви коли-небудь замислювалися, чому, наприклад, муха літає всередині салону і не потрапляє в заднє скло, коли машина рухається на швидкості 120 км/год? Тобто комахи в машині ведуть себе точно так само, як ніби автомобіль стоїть на місці. Щоб відповісти на це питання, треба згадати шкільну фізику.
У світі науки є така приказка: «Стаціонарність відносна, а рух абсолютно». У фізиці зміна положення об’єкта називається рухом. Рух – це універсальний закон об’єкта. Вся Всесвіт рухається абсолютно. Стаціонарного об’єкта потрібний об’єкт в якості еталону.
Когда скорость автомобиля составляет 120 км/ч, почему муха в автомобиле не попадает в заднее стекло? авто и мото,автоновости,гибдд
Уявіть, що, сідаючи в машину, ви побачили в салоні муху. Коли автомобіль починає рухатися, сила (поштовх) інерцією змушує вас рухатися разом з автомобілем. Це буде відбуватися тільки під час прискорення автомобіля. Як тільки автомобіль розвине постійну швидкість, сила інерції більше не буде сильно впливати на вас, вдавлюючи вас в сидіння.
Якщо ви кинете м’яч прямо всередині машини, яка розвинула постійну швидкість, м’ячик підніметься і опуститься точно так само, як якщо б автомобіль стояв на місці. Чому так відбувається? Вся справа в тому, що в машині в момент розгону все було розігнано (прискорено) до однакової швидкості – ви, м’яч, повітря і комаха.
Спробуйте провести експеримент: зробіть невеликий маятник (прив’яжіть до мотузки вантаж) і підвісьте за мотузку в машині. Далі при розгоні ви побачите, що поки автомобіль прискорюється, мотузка буде відхилятися і висіти під кутом. Мотузка буде тягнути об’єкт (вантаж) вперед, щоб розігнати його до тієї ж швидкості, з якою рухається автомобіль.
Але як тільки автомобіль буде їхати з постійною швидкістю, мотузка з вантажем буде висіти вертикально вниз. Тобто точно так само, як якщо б автомобіль стояв на місці. При постійній швидкості мотузка не буде тягнути об’єкт вперед.
Тепер повернемося до мусі або будь-комасі, яка залетіло в машину. Уявіть, що комаха влетіло в салон і село на сидінні поруч з вами. Коли автомобіль почне розганяти, муху буде притискати до сидіння точно так само, як і вас.
Як тільки автомобіль розженеться і почне рухатися з постійною швидкістю, муху перестане тягнути вперед. У цей момент муха не буде знати, рухається автомобіль або стоїть на місці. Муха зможе літати в салоні автомобіля, що перебуває в русі, точно так само, як якщо б знаходилася в кімнаті квартири або будинку. Тобто при постійній швидкості машини мусі не потрібно летіти вперед, щоб не відставати від машини.
Когда скорость автомобиля составляет 120 км/ч, почему муха в автомобиле не попадает в заднее стекло? авто и мото,автоновости,гибдд
Точно так само поводиться і маятник, підвішений в машині. При постійній швидкості машини мотузці не потрібно тягнути вантаж вперед.
А як буде, якщо муха, залетівши в стоячу машину, не сяде на сидіння, а залишиться літати, коли автомобіль почне прискорення? У цьому випадку мусі доведеться трохи летіти вперед, щоб прискоритися разом з автомобілем. Це буде необхідно, поки машина буде розганятися. До речі, насправді мусі не потрібно сильно летіти вперед. Тобто не так сильно, як якщо б муха зовні намагалася не відставати від машини.
Вся справа в тому, що комахи дуже легкі і повітря в салоні надає на нашу муху великий вплив. Коли машина почала розганяти, всередині неї все почало розганяти з тією ж швидкістю. В тому числі і повітря в салоні. Повітря в машині, розганяючись разом з нею, штовхає вперед і комаха.
Тому щоб встигати за прискоренням машини, мусі потрібно мало енергії, щоб рухатися разом з автомобілем.
Простий експеримент, що пояснює як ведуть себе об’єкти в автомобілі, який розганяється
Так що якщо муха хоче залишатися всередині машини прямо перед вашим носом, вона повинна летіти трохи вперед, коли машина набирає швидкість. Але коли машина рухається з постійною швидкістю, їй потрібно лише зависнути на місці.
Що кажуть фізики? Муха, яка знаходиться всередині машини, має нульову швидкість відносно машини. Якщо машина рухається зі швидкістю 120 км/год, з точки зору спостерігачів, які стоять на узбіччі дороги, автомобіль, ви і муха в салоні рухаєтеся із швидкістю 120 км/год (щодо стоять на дорозі спостерігачів). По відношенню до будь-якого, хто сидить з вами в машині, ви просто сидите в машині, не рухаючись ні з якою швидкістю.
З тієї ж причини коли ви їдете в поїзді, який рухається зі швидкістю 120 км/год, ви можете самостійно йти по проходу, не бігаючи зі швидкістю 120 км/год. У цьому випадку ви йдете по підлозі, який рухається зі швидкістю 120 км/год.
Когда скорость автомобиля составляет 120 км/ч, почему муха в автомобиле не попадает в заднее стекло? авто и мото,автоновости,гибдд
Один з перших, хто помітив це явище, був Галілей.
«Побудьте з ким-небудь з друзів в просторе приміщення під палубою якого-небудь корабля, запасіться мухами, метеликами та іншими подібними дрібними літаючими комахами; нехай буде у вас там також велику посудину з водою і плаваючими в ньому маленькими рибками; підвісьте, далі, вгорі відерце, з якого вода буде падати крапля за краплею в іншу посудину з вузькою шийкою, підставлений внизу.
Поки корабель стоїть нерухомо, спостерігайте старанно, як дрібні літаючі тварини з однією і тією ж швидкістю рухаються у всі сторони приміщення; риби, як ви побачите, будуть плавати байдуже у всіх напрямках; всі падаючі краплі потраплять в підставлений посудину, і вам, кидаючи який-небудь предмет, не доведеться кидати його з більшою силою в одну сторону, ніж в іншу, якщо відстані будуть одні і ті ж; і якщо ви будете стрибати відразу двома ногами, то зробите стрибок на однакову відстань в будь-якому напрямку. Старанно спостерігайте все це, хоча у нас не виникає ніякого сумніву в тому, що поки корабель стоїть нерухомо, все повинно відбуватися саме так. Примусьте тепер корабель рухатися з будь-якою швидкістю і тоді (якщо тільки рух буде рівномірним і без качки в ту і іншу сторону) у всіх названих явищах ви не знайдете ні найменшої зміни і по жодному з них не зможете встановити, чи рухається корабель, чи стоїть нерухомо.
Стрибаючи, ви переміститеся по підлозі на ту ж відстань, що і раніше, і не будете робити великих стрибків у бік корми, ніж у бік носа, на тій підставі, що корабель швидко рухається, хоча за той час, як ви будете в повітрі, підлога під вами буде рухатися в бік, протилежний вашому стрибка, і, кидаючи яку-небудь річ товаришу, ви не повинні будете кидати її з великою силою, коли він буде перебувати на носі, а ви на кормі, ніж коли ваше взаємне положення буде зворотним; краплі, як і раніше, будуть падати в нижній посудину, і жодна не впаде ближче до корми, хоча, поки крапля знаходиться в повітрі, корабель пройде багато п’ядей; риби в воді не з великим зусиллям будуть плисти до передньої, ніж до задньої частини посудини; настільки ж швидко вони кинуться до їжі, покладеної в якій завгодно частині посудини; нарешті, метелики і мухи, як і раніше, будуть літати в усіх напрямках, і ніколи не станеться того, щоб вони зібралися біля стінки, зверненої до корми, як якщо б втомилися, слідуючи за швидким рухом корабля, від якого вони були абсолютно відособлені, тримаючись довгий час у повітрі; і якщо від краплі запаленого ладану утворюється трохи диму, то видно буде, як він сходить вгору і тримається на зразок хмарки, рухаючись байдуже, в одну сторону не більше, ніж в іншу.
І причина узгодженості всіх цих явищ полягає в тому, що рух корабля загально усім присутнім на ньому предметів, так само як і повітрю; тому-то я і сказав, що ви повинні перебувати під палубою, так як якщо б ви були на ній, тобто на відкритому повітрі, не наступного за бігом корабля, то повинні були б бачити більш або менш помітні розходження в деяких з названих явищ: дим, безсумнівно, став би відставати разом з повітрям, мухи і метелики внаслідок опору повітря рівним чином не могли б слідувати за рухом корабля в тих випадках, коли вони відокремилися від нього на досить помітне відстань; якщо ж вони будуть триматися поблизу, то, оскільки сам корабель являє собою споруду неправильної форми і захоплює із собою найближчі до нього частини повітря, вони без особливого зусилля будуть слідувати за кораблем; подібним же чином ми бачимо при їзді на поштових, як надокучливі мухи та ґедзі слідують за кіньми, підлітаючи то до однієї, то до іншої частини їх тіла; в падаючих ж краплях різниця буде незначним, а в стрибках або кинутих тілах — абсолютно невідчутним.»
Когда скорость автомобиля составляет 120 км/ч, почему муха в автомобиле не попадает в заднее стекло? авто и мото,автоновости,гибдд
Обмежуючи себе механікою, це означає, що немає ніякого механічного експерименту, здатного виявити абсолютний рух інерціальної системи відліку. Це правило насправді міститься в першому законі Ньютона (який належить Галілею). Коли муха потрапляє в машину, що рухається на швидкості 120 км/год, його швидкість по відношенню до землі стає також 120 км/год.
Коли муха піднімається вгору, як стверджує цей перший закон Ньютона, швидкість мухи повинна зберегтися на рівні 120 км/год, так як немає сили, що штовхає або тягне муху в горизонтальному напрямку. У підсумку муха може летіти в машині зі швидкістю 5 м/с, незважаючи на те, що автомобіль їде на швидкості 120 км/год. Тобто точно так само, як якщо б муха перебувала на вулиці, летячи над поверхнею землі.