Где быстрее плыть в воде или сиропе
Перейти к содержимому

Где быстрее плыть в воде или сиропе

  • автор:

Задачи на логику. Где плыть быстрее — в воде или в сиропе? Почему?

Если предположить, что при одинаковом усилии гребному винту проще отталкиваться от более вязкой массы при одинаковом количестве оборотов, но это может компенсироваться большем усилием для преодоления сопротивления сиропа , то возможно одинаково. То есть работа по преодолению будет равна работе по толканию.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Любов­ ь Месси­ нг [260K]
4 года назад

Откуда появился этот странный вопрос? Ещё в 1600-е годы его обсуждали два известных человека — Исаак Ньютон и Гюйгенс, но, увы, они не пришли к единому мнению и не смогли дать однозначный ответ.

И только спустя 300 лет два химика из Миннесоты, Геттельфингер и Касслер, провели эксперимент. Сначала они хотели использовать несколько грузовиков с кукурузным сиропом, но власти запретили это, так как посчитали, что канализационная система не выдержит такую нагрузку.

Тогда американские химики, получив 20 согласований-разреше­ ний, вылили в бассейн 300 кг жидкости-заменителя, которая по плотности была такой же, как сироп, то есть, примерно вдвое плотнее воды. Там и проводились многочисленные эксперименты.

Выяснилось, что Ньютон, считавший, что вязкий сироп замедлит движение пловца, был не прав, так как разницы в скорости практически не выявлено, неважно, в воде находятся пловцы или в сиропе. И была даже высказана интересная мысль, что

Можно ли плавать в сиропе столь же быстро как и в воде?

Третья серия испытаний была с вязкостью кленового сиропа, в котором Адам проплыл на 5,4 % медленнее чем в воде.

Этот миф «Разрушители легенд» проверяли в сюжете:
«Плавание в сиропе»

Выпуск с сюжетом про «Можно ли плавать в сиропе столь же быстро как и в воде?», а также новые выпуски «Разрушителей легенд» вы можете посмотреть на канале Discovery Channel.

Понравился материал? — Поделись с друзьями:

КОММЕНТАРИИ

    georgeo
    NASA на Луне (7)

Автор: georgeo Тема: NASA на Луне Эта серия разительно отличается от других выпусков. Такое ощущение, что они снимали её под неким «давлением». Постоянно произносятся фразочки (согласно сценария) «Вот вам теоретики!», хотя сами они кто? А высказывание Белечи «Мы подтвердили, что американские астронавты могли оставить следы в вакууме — теперь NASA позволит нам выйти отсюда. » многого стоит. 🙂
Обычно они всегда полагаются на строгие научные расчёты, вычисления и т.п. В этой же серии всё сводится к попыткам имитации того, что это всё безоговорочно подлинное. Если бы американцы побывали на луне в 1969г., я уверен, они бы продолжали полёты и сейчас, а не придумывали отговорки, что старт с луны связан с огромным риском и техническими сложностями. Сейчас! А в 1969г. с тем техническим прогрессом было не сложно «прилунить» и затем «приземлить» аж 12(!) человек! При том что у них и при старте с земли не всегда всё гладко получается до сих пор!
И ещё, посмотрите как п .

Автор: otho Тема: Гонки на выживание Обрывается за 30 минут до окончания.
Автор: Ivan-chistyakov Тема: Выживание при землетрясении перевод http://vk.com/page-240384_44561288

Автор: Ivan-chistyakov Тема: Смертельный улов: Специальный краб-тест перевод http://vk.com/page-240384_44561288

Автор: Sibir Тема: Покраска взрывчаткой. Манипуляция сознанием. почему они все удаляют?

Автор: Venom__33 Тема: Пуленепробиваемая вода. 360° на качелях. вот именно. во дворах катаются на полностью жёстких конструкциях

Автор: MaX2o12 Тема: Мотоцикл — водные лыжи assdart,
Может какая то другая похожая программа? Хотя этот выпуск, 203, вышел примерно в начале 2012 года, если судить так)

Где быстрее плыть в воде или сиропе

Если вам понравилась книга, вы можете купить ее электронную версию на litres.ru

Вспомним Стратегическую оборонную инициативу президента США Рональда Рейгана, знаменитую СОИ, названную еще «программой звездных войн». Суть этой инициативы 1980-х годов — размещение в околоземном пространстве лазеров, которые станут воздействовать на баллистические межконтинентальные ракеты, вышедшие за пределы атмосферы, меняя их траекторию, и таким образом обеспечат полную защиту от ядерного нападения. Но ведь это именно то, что нужно: найти комариху в момент атаки, сбить ее и только ее. И США, и СССР на эту программу потратили много денег, но результата не получили: уж слишком мощный лазер требовался для успешной работы системы. Но вот американский физик и инженер Джордин Кэр, занимавшийся лазерными двигателями, предложил-таки уже в XXI веке использовать давние наработки и организовать систему противомоскитной обороны [J. Kare. Build your own photonic fence to zap mosquitoes midflight [Backwards Star Wars]. IEEE Spectrum, 2010, 47 (5): 28–33. DOI: 10.1109/MSPEC.2010. 5453138].

Комар — не ракета, его вес и скорость гораздо меньше. Поэтому сбить насекомое можно недорогим лазером, который продается чуть ли не в магазине. Еще для этой системы нужны также имеющиеся на рынке набор оптических элементов и акустические датчики: первые фокусируют луч, а вторые наводят его на источник ненавистного комариного писка. По мнению Кэра, чувствительность системы столь велика, что она может стрелять прицельно в комарих-кровососок, безобидных же комаров лазерный луч не коснется: тембр писка у них различается. Не станут объектом упреждающей атаки и жужжащие насекомые — так удается сэкономить немало энергии. Более того, система распознаёт человека и всяких домашних животных: даже если они окажутся на линии прицеливания, лазерный луч не причинит им никакого вреда.

Это предложение отнюдь не было воспринято как очередная футуристическая фантазия: ему оказали поддержку финансисты из компании Intellectual Ventures, которую основал бывший главный технолог компании Microsoft Натан Мирволд. Видимо, окрыленный таким вниманием, Кэр надеялся на расширение проекта и мечтал о подвешенной на аэростате платформе с лазерными пушками, которые прицельно палят по летучим вредителям полей и огородов, защищая таким образом сельхозугодья без вреда для полезных насекомых вроде пчел и шмелей. И всё без единого грамма ядохимикатов!

На наш взгляд, эта работа вполне соответствует уровню Игнобелевской премии, причем сразу по нескольким номинациям — энтомологии, физики и мира. Но Кэру ее почему-то не присудили, впрочем, решения Игнобелевского комитета, равно как и Нобелевского, не всегда находят рациональное объяснение.

Легко ли плыть в сиропе?

Итак, с бегом по воде и пролетом сквозь струйки дождя разобрались. А как насчет плавания в сиропе? Где человек поплывет быстрее — в сладкой воде или в обычной? Ответ на этот вопрос нашли Эдвард Касслер и Брайан Геттельфингер с кафедры химического машиностроения и материаловедения Миннесотского университета, что принесло им, помимо морального удовлетворения от прекрасно выполненной работы, еще и Игнобелевскую премию по химии за 2005 год.

Как отмечают сами лауреаты в своей эпохальной статье [B. Gettelfinger, E. L. Cussler. Will humans swim faster or slower in syrup? American Institute of Chemical Engineers Journal, 2004, 50 (11): 2646–2647. https://doi.org/10.1002/aic.10389], один из них принимал участие в отборочных олимпийских соревнованиях по плаванию и там случайно заметил, что в соленой воде плавать легче. К слову сказать, нам этот феномен объясняли где-то в седьмом классе на уроках физики, когда изучали закон Архимеда, но то нам, а бедолагам-американцам до всего приходится доходить своим умом и на собственном опыте.

В соленой воде из-за увеличения плотности растет выталкивающая сила Архимеда, так что на воде держаться действительно легче. Но из этого отнюдь не следует, что в соленой воде легче, а главное, быстрее плыть, чем в пресной, поскольку у соленой воды не только плотность, но и вязкость выше, чем у пресной.

По признанию лауреатов, в их лаборатории шли жаркие, неутихающие дискуссии о влиянии вязкости на скорость плавания. Единства мнений не было — все участники прений разбились на три группы. Большинство, в основном специалисты по динамике жидкостей, утверждали, что человек поплывет медленнее, ведь на преодоление сопротивления более вязкой жидкости нужно тратить больше усилий. Другие возражали: человек при гребке толкается руками, чем создает тягу, стало быть, чем плотнее жидкость, тем более мощным выходит толчок. Третьи же предполагали, что эти эффекты компенсируют друг друга, отчего плавать в соленой воде не легче и не тяжелее, чем в пресной.

Видимо, обсуждение этого животрепещущего вопроса перешло в такую бурную стадию, что Касслер и Геттельфингер для примирения сторон решились на постановку натурного эксперимента. От соленой воды отказались по той причине, что увеличение ее вязкости относительно невелико и эффект, если он будет обнаружен, мог попасть в коридор ошибок. Нужно было радикальное увеличение вязкости раствора — так родилась идея сладкого сиропа, вероятно, во время поедания блинчиков с кленовым сиропом.

Но тут возникли две технические проблемы. Для надежного измерения скорости плавания дистанция должна быть достаточно большой, как минимум 25 м или ярдов, так как дело происходило в США. А это полноценный плавательный бассейн для соревнований. Причем желательно иметь два таких бассейна, один с сиропом, другой — с обычной водой, чтобы проводить сравнительные испытания в идентичных условиях. А еще лучше — несколько плавательных бассейнов разного объема, чтобы избежать влияния глубины на скорость пловца. То, как удалось исследователям уговорить администрацию выделить им университетский плавательный комплекс для проведения эпохального эксперимента, навсегда осталось загадкой.

Вторая проблема — сладкий состав для плавания. Первым на ум пришел кукурузный сироп. Нашлись и спонсоры, готовые предоставить необходимую для эксперимента тысячу тонн этого вещества, благо его производят и потребляют в США в немереных количествах. Но смыв такого объема сладкого сиропа в канализацию вызвал бы локальную экологическую катастрофу, кроме того, плотность кукурузного сиропа существенно отличается от плотности воды, что непременно исказило бы результаты эксперимента. В конце концов решили использовать природный гелеобразователь — гуаровую камедь. Это вещество часто используют в кулинарии и пищевой промышленности, то есть для человека оно безопасно. Итак, 320 кг камеди растворили в 650 кубометрах воды бассейна, получив концентрацию 0,05 %. Плотность сиропа осталась на уровне плотности воды, а вязкость выросла в два раза.

С чем не возникло никаких проблем, так это с пловцами-добровольцами. Какой студент откажется от возможности принять участие в таком прикольном эксперименте и сделать селфи в бассейне с сиропом? После строгого отбора сформировали команду из десяти пловцов. Каждый из них сначала проплывал 25 ярдов в бассейне с тысячей кубометров чистой воды, спустя три минуты — два раза по 25 ярдов в экспериментальном бассейне и затем, приняв душ, еще 25 ярдов в таком же бассейне с чистой водой. Фиксировали не только скорость, но и такие детали, как время отталкивания от стенки и количество гребков. Результат получился однозначный: вязкость на всем этом никак не отражалась.

Этому было дано вполне научное объяснение. Влияние вязкости на движение чего-нибудь в жидкости передается числом Рейнольдса — произведением характерного размера на скорость движения, отнесенную к вязкости. Для человека оно достигает значения 600. Это значит, что для пловца главное — силы инерции, а не силы вязкости. И жидкость обтекает его тело не ламинарно, а турбулентно, то есть с завихрениями. При таком режиме затрачиваемые усилия пропорциональны квадрату скорости, вязкость же отвечает лишь за 10 % затрат энергии пловца. Вот если бы вязкость увеличить в тысячу раз — в таком сиропе плыть было бы труднее, чем в воде, но, с другой стороны, и толкаться было бы проще. А какой фактор пересилит, так и не удалось выяснить в ходе эксперимента, видимо, вследствие заботы о судьбе канализации в спортивном сооружении.

Конец ознакомительного фрагмента

Задачи с собеседований: где вы будете плыть быстрее — в воде или в сиропе?

Этот вопрос обсуждался еще Исааком Ньютоном и Христианом Гюйгенсом в XVII веке, но тогда ученые так и не дали на него реального ответа. Когда-то он использовался и на IT-собеседованиях в Google.

В наше время два химика из Университета Миннесоты, Брайан Геттельфингер и Эдвард Касслер, провели эксперимент для сравнения плаванья в сиропе и в воде. Хотя не стоит удивляться, что его проведение заняло целых три века. Касслеру потребовалось получить 22 согласования, в том числе и разрешение на то, чтобы после завершения эксперимента спустить бассейн с сиропом в сточную канаву или канализацию. Ему пришлось отказаться от предложенных 20-ти грузовиков с бесплатным кукурузным сиропом, поскольку руководство университета посчитало, что он будет опасен для канализационной системы города. Вместо этого Касслер использовал пищевой загуститель, применяемый для производства мороженого, шампуней и заправок для салата. Около 300 кг этого вещества вылили в плавательный бассейн с водой. «Сказать по правде, смесь эта походила на сопли», – заметил Касслер. И все же это были не сопли, а кисель, примерно вдвое плотнее воды.

Брайан Геттельфингер, пловец, который подавал надежды и претендовал на участие в Олимпийских играх, получил неповторимую возможность испытать плавание в новой для себя среде. Результаты эксперимента были опубликованы в 2004 году в American Institute of Chemical Engineers Journal. На следующий год Геттельфингер и Касслер получили Шнобелевскую премию по химии за 2005 год. Может быть, именно внимание СМИ к этой задаче о сиропе и объясняет ее повторное появление в списке садистских вопросов, задаваемых на собеседовании.

В описываемом здесь эксперименте вязкость сиропообразной жидкости была примерно в два раза больше, чем у обычной воды, а вот плотности обеих жидкостей были примерно одинаковыми. Это важно, потому что, как пловцы уже давно знают, в более плотной соленой воде люди плавают быстрее. Как и корабль, тело пловца в соленой воде располагается выше, из-за чего сопротивление его движению вперед снижается.

Аналогичный эксперимент проводили и в программе «Разрушители мифов».

В густом сиропе из Гуаровой камеди пловец плыл на 28% медленнее чем в воде. Когда сироп заменили на смесь которая лишь немного отличалась вязкостью от воды, его результат в сиропе оказался на 2.8 % медленнее чем в воде. Третья серия испытаний была с вязкостью кленового сиропа, в котором пловец проплыл на 5.4% медленнее чем в воде.

Основываясь на том, что результаты для сиропа малой и средней вязкости близки к погрешности эксперимента, миф объявили правдоподобным.

Результаты

Геттельфингер и студенты из Миннесоты плавали на скорость и в воде, и в «сиропе» стандартными стилями: на спине, брассом, баттерфляй, вольным. Но ни разу скорость плавания в обеих жидкостях не различалась более чем на несколько процентных пунктов. Выявить какой-то общей закономерности, позволяющей отдать предпочтение сиропу или воде, не удалось.

Это означало, что Ньютон был неправ: он полагал, что вязкость сиропа замедлит движение пловцов. Гюйгенс верно предсказывал, что заметной разницы в скорости не будет.

Статья Геттельфингера и Касслера подтвердила обоснованность взглядов Гюйгенса. Поскольку человеческое тело совсем не оптимизировано для плавания, то когда мы плаваем, мы создаем много турбулентности, с которой затем и отчаянно сражаемся, чтобы переместить себя в воде. Турбулентность создает гораздо большее сопротивление движению, чем вязкость. Более того, вязкость здесь вообще вряд ли что-то значит. Поскольку турбулентность возникает и в воде, и в сиропе, скорость плавания в этих жидкостях приблизительно одинакова.

Поток воды намного менее турбулентен для рыб и особенно для бактерий, которые в сиропе будут плыть медленнее.

Можно ли считать этот вопрос на собеседовании честным? Касслер говорил, что для ответа на вопрос о плавании в сиропе «не нужно, скорее всего, обладать хорошими познаниями в компьютерных науках», добавив, что «любой человек, имеющий базовые знания в физике, сможет на него ответить».

Тот, кто серьезно изучает физику может увидеть, что это излишне оптимистическая точка зрения. В любом случае, большинство претендентов, кому этот вопрос задают на собеседованиях при приеме на работу, не знают физику достаточно глубоко.

Правильный ответ: «нужен эксперимент»

Поэтому хорошие ответы предусматривают использование простых интуитивных аналогий, объясняющих, почему решение необходимо получить при помощи эксперимента. Вот четыре аргумента.

1. Некоторые жидкости слишком густые, чтобы в них можно было бы плавать.

Попросите мастодонтов поплавать в битумных озерах. Представьте попытку поплавать в жидком цементе или зыбучих песках. Разумеется, в очень густых жидкостях, хотя сила отталкивания здесь и больше, вы будете плыть значительно медленнее, чем в воде, если вообще вам это удастся сделать.

2. Под понятием «сироп» можно понимать очень широкий диапазон жидкостей.

В вопросе не говорится о смоле или зыбучих песках, а только о сиропе. А сиропы бывают очень разными, например, кленовый сироп, сироп от кашля, шоколадный сироп, кукурузный сироп с большим содержанием фруктозы и те жидкости с разными консистенциями, варьирующиеся от водянистого напитка до густого осадка, остающегося на дне бутылки. На заданный вопрос нельзя ответить, пока вы не узнаете, о каком именно сиропе идет речь, или пока вы не сможете доказать, что плавание будет медленным в любой жидкости, более густой, чем вода.

3. Предположим, имеется оптимальный уровень вязкости, при которой скорость плавания является максимальной. Есть ли причина верить, что такой оптимальной жидкостью для плавания окажется H₂O?

Может быть, вы с этим утверждением и согласились бы, будь вы очень проницательной рыбой. Эволюция постаралась, чтобы рыбы «соответствовали» той среде, а это вода, которая обтекает их изящные тела. Люди не очень похожи на рыб, и способ, каким мы плаваем, не очень напоминает то, как это делают рыбы. Никто из людей и наших ближайших предков не проводил много времени в бассейнах, а также в реках, озерах и океанах, чтобы сформировать такой набор генов, который был бы в значительной степени ориентирован на плавание. Конечно, мы иногда плаваем и даже порой летаем на параплане, но мы не созданы для этих занятий. Существо, заточенное под плавание австралийским кролем, слишком не похоже на человека. Эдвард Касслер по этому поводу сказал: «Идеальный пловец должен иметь тело змеи и руки гориллы».

Что уж тут удивляться, что можно отыскать людей, способных плавать быстрее в жидкости с другой вязкостью, чем у воды. Не будет удивительным и открытие, что скорость плавания является одинаковой в жидкостях с самыми разными вязкостями.

4. Плавание является хаотичным процессом.

Движение жидкости и газов – это пример хаоса, приводимый в учебниках. Слишком многое зависит от мельчайших деталей, чтобы заниматься предсказанием исхода. Вот почему для тестирования своих конструкций разработчикам самолетов нужны аэродинамические трубы. Не приспособленное хорошо к плаванию человеческое тело с его относительно неуклюжими движениями в воде еще больше осложняет ответ. Вот поэтому -то вопрос из тех, для которых необходимо провести эксперименты – с конкретным видом сиропа.

Речь, с которой Касслер выступил при вручении ему Шнобелевской премии, была краткой: «Причины этого сложны».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *