Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого

Для этого требуется значительная сила (все-таки стекло обладает жесткостью), но следует помнить, что в подоб­ных столкновениях обычно участвуют силы большой ве­личины.

Сила, с которой муха действует на поезд, имеет та­кую же величину, как и сила, с которой поезд действует на муху, — она довольно велика. Воздействуя на муху с не­значительной массой, эта сила создает огромное ускорение. В сущности, ускорение мухи так велико, что на кратком участке пути, за время прохождения которого прогибает­ся ветровое стекло, оно равно ускорению поезда.

Придав мухе эту скорость, ветровое стекло пружинит и возвращается на прежнее место, принимая обычную форму. Поскольку обратное движение происходит очень быстро и деформированная часть буквально рывком воз­вращается в прежнее положение, возникает вибрация, с помощью которой стекло восстанавливает форму. Так появляется звук, который мы слышим, когда муха ударя­ется о ветровое стекло.

Эта простая картина дополнена и усложнена такими факторами, как деформация тела мухи и влияние инерции на стекло, но она, тем не менее, демонстрирует основные действующие принципы.

Эрик Дэвис Перт, Западная Австралия

Автор вопроса прав, полагая, что в определенный момент муха неподвижна. Но в этот момент она не ударяется о пе­реднюю часть поезда.

При соприкосновении ветрового стекла поезда с му­хой (пренебрежем тем фактом, что поезд гонит перед собой стену воздуха) мухе придается ускорение, направ­ленное вперед, к поезду. За очень краткий, но конечный период времени, который требуется поезду, чтобы преодолеть расстояние, равное длине тела мухи, муха сплющивается и приобретает ускорение. Таким образом, в момент, когда муха становится неподвижной, ее пере­дняя часть процентов на десять успевает стать шлепком на окне поезда. При этом скорость поезда остается пос­тоянной. К тому времени, как о стекло полностью разо­бьется остаток мухи, что при скорости 200 километров в час произойдет на 2 х 10^-4 секунды позже, муха набе­рет ускорение в соответствии со скоростью поезда и бу­дет продолжать двигаться вместе с ним в совершенно расплющенном виде.

А если подойти к вопросу более педантично, то по за­конам сохранения количества движения поезд слегка за­медлит ход, но затем быстро восстановит первоначаль­ную скорость. Ускорение, которое ощутит муха, если ее разгоняют до скорости 200 километров в час на дис­танции в 1 сантиметр, составит 3 х 10⁵ м/с², или около 30 000 джоулей. На муху весом 1 грамм и на окно действу­ет сила около 300 ньютонов.

Джулиан Бин Ричмонд, Суррей, Великобритания

Когда поезд сталкивается с мухой, передние несколько нанометров ветрового стекла в месте соприкосновения на миг останавливаются, а следующие несколько наномет­ров подвергаются упругой деформации; остальная часть поезда продолжает двигаться полным ходом.

После столкновения сжатый материал ветрового стекла восстановит форму, его передний край наберет ускорение и снова достигнет прежней скорости. Следов столкнове­ния на нем практически не останется (если не считать сле­дов неупругой деформации мухи).                           

Все вышеописанное — пример чрезмерного упроще­ния, поскольку на практике перед поездом будет двигатьсятволна упругого напряжения, передняя поверхность поез­да — вибрировать, пока не прекратится движение, но эти частности не играют роли в нашем случае столкновения мухи и поезда. Если массы примерно одинаковы, как при столкновении автомобилей, дополнительные перемеще­ния внутри каждой могут иметь большое значение, на­пример, если от них зависит характер травм, полученных пассажирами.

М. Г. Лэнгдон Фархем, Суррей, Великобритания

Давая объяснения столкновению мухи с поездом, читатели приняли во внимание многочисленные аспекты — от дли­ны мухи до пластичности ветрового стекла (а если муха ударится о котел?).

Но все авторы ответов упустили из виду подоплеку вопроса — скорее философскую, нежели физическую. По­тому что словом «муха» заменено выражение «один атом мухи». Это еще один вариант парадокса Зенона Элейского. Примерно в 450 году до н.э. он сказал, что движущийся объект постоянно находится в движении, однако в любой конкретный момент времени имеет определенные коорди­наты (т.е. является неподвижным). Человек не в состоя­нии увидеть, измерить или вообразить бесконечно малое время — точно так же мы не можем представить себе бес­конечность. И никогда не сможем.

Р. К. Хендра Лондон, Великобритания

Дыра в куполе

«Недавно я на благотворительной акции прыгала с пара­шютом. Помимо страха высоты меня тревожила большая дыра в куполе парашюта. Зачем она нужна? Помогает ли она снизить торможение парашюта?»

Сьюзи Клейн

Лондон, Великобритания