«Este corect din punct de vedere al legilor fizicii?»

«Este corect din punct de vedere al legilor fizicii?», este întrebarea pe care utilizatoarea X @TheFigen_ a împărtășit-o pe 6 aprilie. Peste 50 de milioane de utilizatori au văzut de atunci ghicitoarea, care a acumulat în tweet peste 13.000 de răspunsuri și aproape jumătate de milion de aprecieri. Ceea ce se vede sunt două viniete ale ilustratorului Yuval Robicheck. În prima, un bărbat este pe cale să sară de pe trambulină într-o piscină care este situată în partea de sus a unui vehicul în mișcare. În a doua se vede cum, atunci când protagonistul sare, rămâne în spatele mașinii și este pe cale să cadă pe șosea.

Răspunsul

Răspunsul la întrebarea ce se întâmplă dacă o persoană sare pe o trambulină care se află într-o piscină situată pe acoperișul unei furgonete în mișcare depinde de condiții. În primul rând, de vânt și, mai ales, de accelerarea sau nu a vitezei furgonetei. Vântul îl putem ignora, deoarece în viniete nu apare un vânt enorm care ar putea influența. Important aici este dacă furgoneta merge cu viteză constantă sau are accelerație.

Pentru a clarifica ce se va întâmpla, vom începe prin a presupune că, în loc să sară de pe o trambulină de pe acoperișul furgonetei, persoana care este acolo doar sare pe acoperiș: un salt vertical în sus. Dacă furgoneta se mișcă cu viteză constantă, acea persoană va cădea în același punct. Persoana își ia avânt pentru a sări pe verticală și, pe orizontală, merge împreună cu furgoneta cu viteză constantă. Atunci, viteza sa totală este cea verticală cu care începe saltul plus o componentă orizontală. Această componentă orizontală, dacă rezistența aerului este neglijabilă, va rămâne constantă. Cea care variază este cea verticală, deoarece, sub acțiunea gravitației, urcă puțin, dar în curând începe să coboare. Când coboară, continuă să meargă cu aceeași viteză orizontală, dacă furgoneta nu și-a schimbat viteza, pe orizontală s-au mișcat la fel, așa că de aceea cade în același punct. Adică, în piscină.

Să ne imaginăm același salt, dar cu o furgonetă care accelerează sau decelerează. Când persoana cade, are viteza inițială, viteza pe care o avea furgoneta când a dat saltul. Dar dacă furgoneta a accelerat în acel moment, a avut timp să avanseze mai mult decât persoana care a sărit, așa că va cădea în alt punct al piscinei sau chiar în afara furgonetei dacă a accelerat mult. Și, dimpotrivă, dacă decelerează, persoana va cădea mai departe de punctul în care a sărit.

Acum să introducem trambulina în ecuație. Mai întâi, să ne gândim la un salt de pe o trambulină dintr-o piscină normală care este fixată pe sol. Când o persoană sare de pe o trambulină, nu o face pe verticală, deoarece, dacă ar face-o, ar cădea pe trambulină și nu în piscină. Trebuie să aibă viteză inițială pe verticală pentru a urca, dar și pe orizontală pentru a avansa spre piscină. În fizică, numim asta traiectorie parabolică: când singura forță care influențează obiectul este gravitația, din nou pentru că avem o rezistență a aerului neglijabilă. Mișcarea proiectilului pe orizontală are o viteză constantă, în timp ce pe verticală viteza variază deoarece acționează gravitația.

Și, în sfârșit, ajungem la saltul de pe trambulină de pe acoperișul furgonetei. În acest caz, se combină cele două lucruri. Persoana sare pe trambulină și, când desprinde picioarele, va avea o anumită viteză față de furgonetă, deoarece, dacă nu, ar cădea în același punct. Dar dacă furgoneta are viteză constantă, persoana va cădea ca și cum furgoneta ar fi stat pe loc tot timpul, deoarece acea viteză constantă pe orizontală o are și persoana care sare: să spunem că se mișcă împreună. Acest lucru are legătură cu legile lui Newton, deoarece fizica este aceeași în toate sistemele de referință care se mișcă între ele cu viteză constantă. Dar dacă furgoneta accelerează, așa cum am văzut mai devreme, va avansa mai mult decât persoana care sare, așa că poate cădea pe trambulină sau chiar în afara furgonetei dacă accelerația a fost foarte puternică.

În vinieta despre care vorbim, unele comentarii se referă la dacă, în momentul saltului, furgoneta este într-o curbă. Într-o curbă, viteza orizontală a furgonetei își va schimba direcția, așa că ceea ce se va întâmpla este că persoana care sare va avansa pe linia inițială a componentei orizontale, dar, deoarece furgoneta se rotește, când cade nu mai este furgoneta dedesubt, deoarece persoana a urmat o traiectorie dreaptă, iar furgoneta nu. Nu s-au mișcat împreună pe planul șoselei. Așa că și în acest caz va cădea în afara furgonetei.

Prado Martín Moruno este doctor în Fizică, cercetător și profesor titular al Departamentului de Fizică Teoretică al Universității Complutense din Madrid.

Coordonare și redactare: Victoria Toro.

Întrebare trimisă de Ángel Cruz.

Noi răspundem este un consultanță științifică săptămânală, sponsorizată de programul L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’ și de Bristol Myers Squibb, care răspunde la întrebările cititorilor despre știință și tehnologie. Sunt oameni de știință și tehnologi, membri ai AMIT (Asociația Femeilor Cercetătoare și Tehnologe), cei care răspund la aceste întrebări. Trimiteți întrebările dumneavoastră la sau prin X #nosotrasrespondemos.