Maaf, Sandra Bullock: Pemadam Api Adalah Pemicu yang Buruk


Misalkan kamu seorang astronot di luar angkasa. Anda tidak memiliki apa-apa selain diri Anda dan … pemadam api? Mengapa pemadam api? Karena itulah yang dimiliki karakter Sandra Bullock dalam film Gravitasi. Karena alat pemadam api menembakkan gas (biasanya untuk memadamkan api), itu juga dapat digunakan untuk menghasilkan daya dorong dan membantu Anda bermanuver di ruang angkasa. Tetapi apakah ini benar-benar berhasil? Itulah yang MythBusters, untuk siapa saya seorang konsultan sains, mulai menguji dalam episode baru-baru ini.

MythBusters memulai dengan mencoba menciptakan situasi serupa di permukaan Bumi. Mereka menggunakan leaf blower untuk membuat hovercraft satu orang (tidak terlalu sulit untuk membuat sendiri). Mereka melepaskannya di gelanggang es, yang menghilangkan gaya gesekan. Kemudian mereka menggunakan pemadam api untuk mendorong dan mencoba bermanuver di atas es.

Ternyata alat pemadam api tidak begitu bagus untuk mengendalikan gerakan hovercraft. Tidak ada yang bisa menghindari rintangan di es. Masalah dengan thruster pemadam api ada dua: Pertama, itu tidak mendorong sekuat itu pada hovercraft. Jadi Anda perlu menghasilkan dorongan untuk waktu yang signifikan untuk mendapatkan perubahan yang nyata dalam gerakan. Kedua, cara kekuatan mengubah gerakan suatu objek tidak sesuai dengan intuisi dasar kita tentang kekuatan. Bagian kedua inilah yang membuatnya sulit menerbangkan pemadam api di ruang angkasa.

Kita bisa mendapatkan model yang bagus tentang bagaimana kekuatan membuat sesuatu bergerak dengan meninjau seluruh hidup Anda. Ya, mari kita lakukan sekarang juga. Untuk hampir setiap peristiwa yang telah Anda amati, kekuatan tampaknya mematuhi aturan berikut:

Jika Anda mendorong sesuatu, itu bergerak ke arah dorongan itu. Jika Anda berhenti mendorongnya, itu berhenti bergerak.

Model gaya itu tampaknya bekerja hampir sepanjang waktu. Satu kasus di mana itu tidak berhasil adalah dengan hovercraft di atas es. Dalam hal ini, hovercraft diberi dorongan untuk membuatnya bergerak. Setelah itu, orang itu berhenti mendorong — tetapi hovercraft HANYA MENDAPATKAN MOVING! Jujur saya pikir itu sebabnya manusia suka es. Hal-hal di atas es tidak mengikuti model gaya normal kita.

Karena model "kekuatan sama dengan gerak" ini tidak bekerja di atas es, itu jelas bukan model terbaik. Di sini, saya bisa menggambarkan model kekuatan yang lebih baik dengan tiga gif.

Gaya maju yang konstan

Mari kita mengambil kereta gesekan rendah (hampir tanpa gesekan) dan dorong dengan kekuatan konstan. Inilah yang terjadi.

Rhett Allain

Jika Anda tidak tahu, gerobak semakin cepat. Jujur, sulit bagi manusia untuk mendeteksi perubahan kecepatan. Biasanya kami hanya membagi gerakan menjadi tiga kategori: tidak bergerak, lambat, cepat. Tapi percayalah padaku. Gerobak ini meningkat dalam kecepatan. Jadi, jika Anda mendorong pada suatu objek dengan kekuatan dalam arah yang sama dengan objek bergerak, itu akan mempercepat.

Kekuatan mundur konstan

Ini gerobak yang sama, tetapi sekarang kipas mendorong ke arah yang berlawanan. Saya harus mendorong gerobak, dan kemudian ini terjadi.

Rhett Allain

Dalam hal ini, gaya mundur membuat kereta melambat. Ini melambat begitu banyak sehingga akhirnya berhenti. Begitu berhenti, gerobak mulai bergerak kembali ke kanan dan mempercepat — karena sekarang merupakan kekuatan ke depan.

Kekuatan menyamping

Saya tidak bisa melakukan ini dengan kereta, jadi saya menggunakan yo-yo. Berikut ini adalah tampilan teratas dari seorang yoyo bergerak dalam lingkaran.

Rhett Allain

Gaya pada yo-yo berasal dari tali dan selalu menarik ke arah tegak lurus terhadap gerakan yo-yo. Ini berarti yo-yo terus berubah arah walaupun sebagian besar bergerak dengan kecepatan yang sama. Apa yang terjadi ketika saya melepaskan string? Dengan tidak ada lagi kekuatan menyamping, yo-yo kembali bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan konstan (kebanyakan konstan).

Apa kesamaan ketiga kasus ini? Kekuatan selalu perubahan gerak objek. Entah itu membuatnya mempercepat, memperlambat, atau mengubah arah. Tentu saja ini adalah salah satu model fundamental dalam fisika — bahwa gaya total pada suatu objek sebanding dengan laju perubahan kecepatan.

Jadi, mengapa manusia melakukan kesalahan? Kami tidak begitu buruk dalam membuat model, tetapi kami mengalami kesulitan melihat gesekan sebagai kekuatan. Karena gesekan ada di mana-mana, kami berpikir bahwa mendorong dengan gaya konstan membuat sesuatu bergerak dengan kecepatan konstan. Faktanya, tidak ada gaya total dalam hal ini. Kekuatan Anda mendorong keseimbangan gaya gesek untuk membuat dasarnya tidak ada kekuatan. Tanpa kekuatan berarti tidak ada perubahan dalam gerak. Tapi tetap saja, itu disebabkan oleh gesekan yang selalu ada.

Uji model kekuatan Anda sendiri

OK saya mengerti. Anda tidak dapat berada di lokasi syuting ketika MythBusters menguji hovercraft mereka dengan pemadam api. Jangan khawatir, aku juga tidak bisa berada di sana. Tetapi saya memiliki hal terbaik berikutnya — simulator pemadam api. Iya nih. Saya membuat ini untuk Anda.

Begini cara kerjanya. Ketika Anda mengklik tombol Run, disk besar mulai bergerak ke kanan. Ada kekuatan konstan dari pemadam api yang mendorong ke arah panah. Anda dapat menggunakan mouse untuk menggerakkan panah itu ke arah mana pun yang Anda anggap terbaik. Sekarang, bisakah Anda menghindari tembok itu? Ini kesempatanmu.

Saya kira saya punya beberapa komentar lagi tentang program ini.

  • Ingat, panah adalah arah gaya. Bukan arah yang Anda tuju pemadam api.
  • Anda dapat melihat kode jika itu membuat Anda bahagia. Peringatan: Saya bingung ketika menambahkan tombol dan interaksi mouse dan lainnya.
  • Tombol jeda dan reset harus bekerja.
  • Tidak ada dalam kode yang mencegah Anda hanya melalui dinding. Tidak ada dinding, tidak ada sendok. Itu hanya ada untuk dekorasi.
  • Tidak, Anda tidak bisa mematikan alat pemadam api. Tetap selama 20 detik.

Anda dapat melihat bahwa bukan tidak mungkin untuk menghindari dinding, tetapi juga tidak sepele. Bayangkan saja kalau hovercraft itu juga berputar. Ini akan sangat sulit. Anda dapat mengubah tingkat rotasi hovercraft dengan dorongan pemadam api yang tidak diarahkan pada pusat massa. Ini kemudian akan mengerahkan torsi eksternal DAN kekuatan eksternal. Pengodean itu akan sedikit lebih sulit, jadi saya meninggalkan bagian itu.


Lebih Banyak Kisah KABEL