8 (495) 988-61-60

Без выходных
Пн-Вск с 9-00 до 21-00

Очень быстро с предельной скоростью


Физики зафиксировали превышение скорости света

До сверхсветовых скоростей разогнались нейтрино - субатомная элементарная частица, обладающая массой

Вся современная физика затрещала по швам. Вместе с теорией относительности Эйнштейна. Под угрозой главное физическое табу - скорость света. Ведь как считается, ни одно материальное тело не может ее превысить. А исследователи, работающие в лаборатории CERN (Европейский центр ядерных исследований в Женеве, Швейцария), уверяют, что зафиксировали превышение. И не один раз. Быстрее света двигались нейтрино, выпущенные из лаборатории в Швейцарии и пойманные в Италии - в нескольких сотнях километрах - датчиками детектора OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus). Его оборудование весом в 1300 тонн расположено на глубине почти полтора километра. Как рассказал Антонио Эридитато (Antonio Ereditato) из Университета Берна (University of Bern) - спикер, представляющий коллектив детектора, насчитывающий 160 ученых, аномалии продолжаются вот уже три года. И не могут быть случайностью. Быстрее света пролетели примерно 16 тысяч нейтрино.

Схема проведения сенсационного эксперимента.

Если бы частицы двигались со скоростью света, то они преодолевали ли бы расстояние в 732 километра от CERN до OPERA за 2,43 миллисекунды. А частицы пребывают на детектор на 60 наносекунд быстрее. - Мы многократно проверяли данные, - говорит ученый, - но не нашли ничего такого, что могло бы исказить измерения. 60 наносекунд - это, конечно, мелочь. Как и сами нейтрино. Но и такой разницы быть не должно, если речь идет о частицах, обладающих массой. А у нейтрино она есть.

Ученый Валерий Рубаков: В физике будет революция!

Авторы экспериментов пока не готовы плясать на остатках физики. Призывают мировое научное сообщество проверить полученные результаты. Ждут, чтобы их кто-нибудь повторил. Оборудование для подобных экспериментов есть в США, в Японии и в Китае. Не исключено, конечно, что существует объяснение и в рамках принятой сегодня теории. И оно будет предложено.

Возможно, аномалия вызвана систематической ошибкой в измерениях, как осторожно пока считают многие физики. А если нет? И скорость света в 300 тысяч километров в секунду отнюдь не предел для материальных тел? Тогда есть шансы, что когда-нибудь реальностью станет вся нынешняя фантастика о межзвездных перелетах. И наши корабли понесутся быстрее света, а не только крохотные частицы. Кстати, уже появилась гипотеза, что до небывалых скоростей нейтрино разгоняются, просачиваясь через иные измерения. И это тоже обнадеживает: значит можно будет быстро перемещаться из одной точки Вселенной в другие сквозь некое "субпространство". Как, например, в сериале "Вавилон-5". Вечером 23 сентября 2011 года экспериментаторы докладывают о своих результатам коллегам из CERN. Выслушают все, что те о них думают. "Комсомолка" будет следить за событиям.

Детектор OPERA.

КОММЕНТАРИИ СПЕЦИАЛИСТОВ

Профессор кафедры теоретической физики физического факультета МГУ, директор научно-образовательного центра по физике нейтрино и астрофизике имени Бруно Понтекорво Александр Студеникин: «Это открытие переворачивает физику со времен Галилео! Могут стать реальностью возможности посылать сигналы в прошлое и будущее» - Александр Иванович, неужели подорван фундамент современной физики, построенной на теории относительности Альберта Эйнштейна, согласно которой скорость света является предельной во Вселенной? - Скорее всего, сегодняшний день, 23 сентября, может стать эпохальным. Подобных грандиозных открытий не было со времен Галилео. - Но многие скептики уже сомневаются. Говорят, что эти результаты - следствие систематической ошибки в измерениях. И требуют перепроверки открытия. - Учитывая, что люди, которые проводят этот эксперимент, являются высочайшего класса экспертами в своей области, то результат выглядит достаточно достоверным и сенсационным. На детекторе OPERA произошло невозможное: нейтрино распространился со скоростью, которая превышает скорость света в вакууме на 10 в -5 единицы. - Это много? - Это очень существенное отличие от скорости света. И достоверность результата очень высокая.

- Наши представления о мире теперь изменятся? - Если этот результат действительно реальный, то он приведет к доказательству существования достаточно экстравагантных и удивительных вещей. Ведь в обычной теории относительности постулируется, что есть некая предельная скорость движения тел, движения элементарных частиц и передачи информации. Эта скорость ограничена скоростью света. Никакой объект не может двигаться со скоростью выше, чем скорость света. Одним из фундаментов парадигмы современной физической картины мира является как раз этот постулат. Если вы выбиваете этот камень из фундаментальных основ физики, то естественно, что возникает значительное количество новых возможностей, которые приведут к тому, что многие уже, казалось бы, хорошо понятые и объясненные эффекты будут переосмыслены.

- А сейчас этот закон нарушен, значит, теория относительности Эйнштейна не верна?

Вот здесь и было сделано ошеломляющее открытие

- Я бы так не говорил. Дело в том, что просто для какого-то круга явлений то стандартное представление о теории относительности адекватно, а для какого-то рода явлений оно неадекватно.- Эйнштейн мог предполагать, что в будущем его теория окажется неверной? - Думаю, это не предполагалось. В самой теории относительности постулируется, что скорость света есть предельная скорость. И вся наша физика, все наше представление о том, как устроен мир, как работают законы физики, они все основаны на этом постулате. А сейчас это ставится под сомнение. Наверное, это будет самое яркое открытие в физике со средних веков. Это можно сравнить с предсказаниями Галилея о том, как устроено пространство и время. - Что появится нового, что раньше считалось невозможным? Что перепишут в учебниках физики? - Ставится под вопрос принцип причинности, как мы его понимаем сейчас - что событие последующее не может влиять на предшествующее. Это будет иметь революционные последствия для возможности посылать сигналы в прошлое или будущее.

- То есть пророки, которые говорили, что видели будущее, они на самом деле его могли видеть, просто не могли объяснить? - Так трудно говорить. Вопрос о причинности возникает… Он и нарушается в первую очередь.

Схема проведения эксперимента

«В физике будет революция!» Академик РАН, доктор физико-математических наук, один из ведущих мировых специалистов в области квантовой теории поля, физики элементарных частиц и космологии Валерий РУБАКОВ: - Если этот экспериментальный результат подтвердится, то это будет революция! Придется менять специальную и общую теорию относительности. Перепишутся учебники. Ведь движение быстрее скорости света заставит пересмотреть множество привычных вещей. Например, причинно-следственные связи. Про них надо думать как-то по-другому. Станет возможной мгновенная пересылка сигналов, передача информации, полеты к дальним звездам - все это может стать реальностью. В физической картине мира много что изменится. А что - даже представить не могу. Потом нужно вместо теории Эйнштейна построить новую теорию, в которой новому явлению нашлось бы место. Новая теория должна обобщать и расширять то, что мы сейчас имеем. Но нужна перепроверка данных, она займет около пяти лет. В таком трудном эксперименте есть множество подводных камней. Беседовала Светлана КУЗИНА.

Очень быстро с предельной скоростью

1) яблоку негде упасть, пальцем негде ткнуть, как сельдей в бочке

2) хоть отбавляй, куры не клюют, через край

3) тертый калач, стреляный воробей, гусь лапчатый

4) хоть шаром покати, ни кола ни двора, ни ложки ни плюшки

В каком ряду не все фразеологические обороты являются синонимами?

1) стереть с лица земли, сровнять с землей, разнести в щепки

2) наломать дров, перегнуть палку, переливать из пустого в порожнее

3) прикусить язычок, набрать в рот воды, закусить губу

4) ободрать как липку, пустить по миру, снять последнюю рубашку

В каком ряду не все фразеологические обороты являются синонимами?

1) петь дифирамбы, превозносить до небес, возводить на пьедестал

2) от слова до слова, от аза до ижицы, от альфы до омеги

3) на краю света, за морями за долами, за тридевять земель

4) молоко на губах не обсохло, молодо-зелено, море по колено

В каком ряду не все фразеологические обороты являются синонимами?

1) как две капли воды, на одно лицо, как зеницу ока

2) от горшка два вершка, от земли не видать, под стол пешком ходит

3) ни за что на свете, ни за какие деньги, никоим образом

4) хоть бы что, хоть трава не расти, хоть волк траву ешь

Какая пара фразеологизмов не является антонимами?

1) капля в море, сколько душе угодно

2) взять себя в руки, заваривать кашу

3) выеденного яйца не стоит, цены нет

4) воспрянуть духом, повесить голову

Какая пара фразеологизмов не является антонимами?

1) рукой подать, за тридевять земель

2) семи пядей во лбу, звезд с неба не хватает

3) раз-два и обчелся, как с гуся вода

4) прежде всего, в последнюю очередь

Какой фразеологический оборот имеет значение «совершать необдуманные поступки»?

1) курить фимиам

2) петь дифирамбы

3) терять голову

4)биться как рыба об лед

Какой фразеологический оборот имеет значение «мера, под которую насильственно подгоняют что-то»?

1) тришкин кафтан

2) прокрустово ложе

4) пиррова победа

Какой фразеологический оборот имеет значение «наиболее уязвимое место»?

1) авгиевы конюшни

2) вавилонское столпотворение

3) ахиллесова пята

4) филькина грамота

Какой фразеологический оборот имеет значение «безобидный, кроткий»?

1) волк в овечьей шкуре

2) тише воды, ниже травы

3) вольная птица

Какой фразеологический оборот имеет значение «очень быстро, с предельной скоростью»?

3) во что бы то ни стало

Какой фразеологический оборот имеет значение «от скуки»?

1) от случая к случаю

2) от нечего делать

3) от чистого сердца

4) от корки до корки

Какой фразеологический оборот имеет значение «правильно оценивать истинное положение дел»?

1) смотреть в оба

2) смотреть другими глазами

3) смотреть сквозь пальцы

4) смотреть правде в глаза

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8389 – | 7310 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Пока скорость падающего тела еще мала, невелика и сила сопротивления воздуха; но по мере того, как возрастает скорость падения, эта сила быстро растет. При некоторой скорости сила становится равной по модулю силе , и дальше тело падает равномерно. Скорость такого падения называют предельной скоростью падения. Предельная скорость тем больше, чем сильнее разрежен воздух. Поэтому тело, падающее с очень большой высоты, может в разреженных слоях атмосферы приобрести скорость, большую предельной скорости для нижних (плотных) слоев. Войдя в нижние слои атмосферы, тело снизит свою скорость до значения предельной скорости для нижних слоев.

Упражнение: 68.1. Деформировано ли тело, падающее с предельной скоростью?

Предельная скорость падения зависит, помимо плотности атмосферы, от формы и размеров тела и от силы притяжения тела Землей. Тела малого размера, например мелкие капли воды (туман), пылинки, снежинки, быстро достигают своей предельной скорости (порядка миллиметра в секунду и меньше) и затем с этой малой скоростью опускаются вниз. Свинцовый шарик массы 10 г достигает при падении с достаточной высоты предельной скорости 40 м/с. Капли дождя падают со скоростью, обычно не превышающей 7—8 м/с; чем меньше капля, тем меньше и скорость ее падения; если бы капли дождя падали в безвоздушном пространстве, то при падении на землю с высоты 2 км они достигали бы, независимо от их размеров, скорости 200 м/с; такой же скорости при падении с той же высоты в безвоздушном пространстве достигло бы и всякое другое тело. При такой скорости удары капель дождя были бы весьма неприятны!

Различие в предельной скорости разных тел одинаковой формы, но разных размеров объясняется зависимостью сопротивления среды от размеров тела. Оказывается, что сопротивление приблизительно пропорционально площади поперечного сечения тела. При одной и той же форме тела из данного материала площадь его поперечного сечения, а значит и сила сопротивления воздуха, растет с увеличением размеров медленнее, чем сила тяжести: площадь поперечного сечения растет как квадрат размера, а сила тяжести — как куб размера тела. Например, чем больше авиационная бомба, тем больше ее предельная скорость и с тем большей скоростью она достигает земли.

Рис. 93. Сопротивление воздуха при движении тела каплевидной формы в 30 раз меньше сопротивления при движении круглой пластинки и в 5 раз меньше сопротивления при движении шарика того же поперечного сечения

Наконец, сопротивление воздуха сильно зависит и от формы тел (рис. 93, см. также § 190). Фюзеляжу самолета придают специальную обтекаемую форму, при которой сопротивление воздуха мало. Наоборот, парашютист должен достигать земли с небольшой скоростью. Поэтому парашюту придают такую форму, при которой сопротивление воздуха его движению было бы возможно больше. Предельная скорость падения человека с раскрытым парашютом составляет 5—7 м/с. Достижение предельной скорости парашютистом происходит иначе, чем при простом падении тела. Вначале парашютист падает с закрытым парашютом и ввиду малого сопротивления воздуха достигает скорости в десятки метров в секунду. При раскрытии парашюта сопротивление воздуха резко возрастает и, превосходя во много раз силу тяжести, замедляет падение до предельной скорости.

Сопротивление воздуха изменяет и характер движения тел, брошенных вверх. При движении тела вверх и сила земного притяжения, и сила сопротивления воздуха направлены вниз. Поэтому скорость тела убывает быстрее, чем это происходило бы в отсутствие воздуха. Вследствие этого тело, брошенное вверх с начальной скоростью , не достигает высоты (как это было бы при отсутствии сопротивления) и уже на меньшей высоте начинает падать обратно. При падении сопротивление воздуха уменьшает нарастание скорости. В результате тело, брошенное вверх, всегда возвращается назад с меньшей скоростью, чем оно было брошено. Таким образом, при падении на землю средняя скорость движения меньше, чем при подъеме, и поэтому время падения на землю больше времени подъема.

Влияние сопротивления воздуха особенно велико при больших скоростях (так как сила сопротивления быстро растет со скоростью). Так, например, при выстреле из винтовки вертикально вверх пуля, вылетающая с начальной скоростью 600 м/с, должна была бы в отсутствие воздуха достичь высоты, равной

В действительности пуля достигает высоты только 2—3 км. При падении обратно скорость пули возрастает лишь до 50—60 м/с. С этой предельной скоростью пуля и достигает земли.

1. С предельной силой, очень
сильно, интенсивно. Изо всей силы.
неизм. с глаг. несов. и сов. вида
обычно обет. кричать, работать; дёрнуть, кри¬
кнуть, схватить… как? изо всех сил
Члены кружка изо всех сил старались выполнить задание к сроку. П Алексей стиснул зубы, зажмурился, изо всех сил рванул унт обеими руками — и тут же потерял сознание (Б. Полевой). Лет семнадцати судьба привела его [отца] в Донбасс, на шахту. Работал изо всех сил, и шахтёры приняли его в свою семью (В. Быковский).
2. С предельной скоростью, очень быстро. Во весь
дух, на всех парусах, очертя голову (во 2 знач.),
сломя голову, со всех ног, что есть духу (в 1 знач.).
неизм. с глаг. (движения) несов. и сов.
обычно обет. вида
бежать, мчаться; побежать, помчаться, пуститься… как? изо всех сил
Мальчик изо всех сил мчался на вокзал, чтобы не опоздать к приходу поезда. Издалека донёсся сигнал. Круто повернув ещё правей, я побежал изо всех сил (А. Гайдар). …Хозяева ещё стояли у ворот, в удивлении глядя на бегущего изо всех сил по селу неизвестного парня (М. Прилежаева).

Предельная скорость падения • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Скорость падения тела в газе или жидкости стабилизируется по достижении телом скорости, при которой сила гравитационного притяжения уравновешивается силой сопротивления среды.

Согласно законам механики Ньютона, тело, находящееся в состоянии свободного падения, должно двигаться равноускоренно, поскольку на него действует ничем не уравновешенная сила земного притяжения. При падении тела в земной атмосфере (или любой другой газообразной или жидкой среде) мы, однако, наблюдаем иную картину, поскольку на сцену выходит еще одна сила. Падая, тело должно раздвигать собой молекулы воздуха, которые противодействуют этому, в результате чего начинает действовать сила аэродинамического сопротивления или вязкого торможения. Чем выше скорость падения, тем сильнее сопротивление. И, когда направленная вверх сила вязкого торможения сравнивается по величине с направленной вниз гравитационной силой, их равнодействующая становится равной нулю, и тело переходит из состояния ускоренного падения в состояние равномерного падения. Скорость такого равномерного падения называется предельной скоростью падения тела в среде.

Модуль предельной скорости падения зависит от аэродинамических или гидродинамических свойств тела, то есть, от степени его обтекаемости. В самом простом случае идеально обтекаемого тела вокруг него не образуется никаких дополнительных завихрений, препятствующих падению, — так называемых турбулентностей — и мы наблюдаем ламинарный поток. В ламинарном потоке сила сопротивления вязкой среды возрастает прямо пропорционально скорости тела. Вокруг мелких дождевых капель в воздухе, например, образуется классический ламинарный поток. При этом предельная скорость падения таких капель будет весьма мала — около 5 км/ч, что соответствует скорости прогулочного шага. Вот почему моросящий дождь порой кажется «зависшим» в воздухе. Еще меньшую предельную скорость имели масляные капли, использованные в опыте Милликена.

При движении в вязкой среде более крупных объектов, однако, начинают преобладать иные эффекты и закономерности. При достижении дождевыми каплями диаметра всего лишь в десятые доли миллиметра вокруг них начинают образовываться так называемые завихрения в результате срыва потока. Вы их, возможно, наблюдали весьма наглядно: когда машина осенью едет по дороге, засыпанной опавшей листвой, сухие листья не просто разметаются по сторонам от машины, но начинают кружиться в подобии вальса. Описываемые ими круги в точности повторяют линии вихрей фон Кармана, получивших свое название в честь инженера-физика венгерского происхождения Теодора фон Кармана (Theodore von Kármán, 1881–1963), который, эмигрировав в США и работая в Калифорнийском технологическом институте, стал одним из основоположников современной прикладной аэродинамики. Этими турбулентными вихрями обычно и обусловлено торможение — именно они вносят основной вклад в то, что машина или самолет, разогнавшись до определенной скорости, сталкиваются с резко возросшим сопротивлением воздуха и дальше ускоряться не в состоянии. Если вам доводилось на большой скорости разъезжаться на своем легковом автомобиле с тяжелым и быстрым встречным фургоном и машину начинало «водить» из стороны в сторону, знайте: вы попали в вихрь фон Кармана и познакомились с ним не понаслышке.

При свободном падении крупных тел в атмосфере завихрения начинаются практически сразу, и предельная скорость падения достигается очень быстро. Для парашютистов, например, предельная скорость составляет от 190 км/ч при максимальном сопротивлении воздуха, когда они падают плашмя, раскинув руки, до 240 км/ч при нырянии «рыбкой» или «солдатиком».

Предел биомеханических возможностей человека можно отодвинуть

С какой максимальной скоростью может перемещаться человек на своих двоих? Рекорд в беге на 100 метров сейчас составляет 9,58 секунды. Он практически не изменился с 2009 года. Есть мнение, что это практически предел биомеханических возможностей человека в его сегодняшней анатомии. Однако расчеты показывают, что предел этот можно отодвинуть.

 

Нынешний мировой рекорд поставил бегун из Ямайки Усейн Болт, который отличается уникальными физическими данными. Конкурентов у него на сегодняшний день нет, но ученые готовы работать в этом направлении. Еще в 2008 году в Journal of Experimental Biology (Журнал экспериментальной биологии), появился материал биолога из Стэнфорда Марка Денни (Mark Denny), который изучал рекорды бега на 100 метров, которые устанавливались с 1900 года.

После составления графика ученый написал уравнение, которое моделирует свойства полученной им кривой. Ближе к концу кривая становилась пологой, что отражает приближение к пределу нынешних человеческих возможностей. График показал, что пределом скорости для человека на стометровке станет 9,48 секунды.

Этот вывод близок к результатам исследования норвежских физиков мирового рекорда в беге на 100 метров, который Усейн Болт установил на пекинской Олимпиаде в 2008-м. Норвежцы рассчитали, что он мог бы составлять не 9,69 секунд, а примерно 9,5 секунды. Создав подобные графики для других бегунов, Денни выяснил, что лошади и собаки уже достигли максимумов своей скорости. Причем у скакунов это произошло еще в 50-х годах, а борзые "добежали" до предела в 70-е.

Работа "Биологический предел скорости бега обусловлен типом поверхности" Питера Уэйнда из Южного Методического Университета констатирует, что скорость бегуна ограничена силой, с которой спортсмен отталкивается от поверхности.

Читайте также: Раскрыт секрет скорости гепардов

Согласно проведенным расчетам, выдающиеся спринтеры вкладывают в каждый беговой шаг силу от 360 до 450 килограммов на каждую ногу. Но Уэйнд уверен, что конечности способны на гораздо большие толкающие усилия, чем те, которые мы наблюдаем при прямолинейном высокоскоростном беге. И, кроме того, мы используем не самую эффективную технику бега. Связано это и с тем, что колени у нас смотрят "не в ту сторону", что напрямую связано с прямохождением.

 

Проведенные экспериментаторами опыты показали, что во время прыжков сила удара ногами о землю на треть превышает беговую. Это позволило Уэйнду сделать теоретическое допущение: применив такую же силу во время бега, человек может перемещаться со скоростью 19,3 метра в секунду, а значит, на стометровке можно уложиться в 5,18 секунды.

Однако во время бега 90 процентов прилагаемого усилия направлено вертикально. И только 5 процентов силы продвигают человека в горизонтальном направлении. Выходит, что во время бега человек подпрыгивает как мячик, что снижает его скорость. Кстати, самые быстрые наземные животные на земле, гепарды, свой мощный толчок задними конечностями преобразуют в длинный стелящийся над землей полет, что и позволяет им развивать невероятную скорость. И пробегают стометровку за 6 секунд.

Именно стелящийся почти "шаркающий" бег используют стайеры, так как он представляет собой способ наиболее эргономичного и экономичного перемещения, сберегающего силы на сверхдлинных дистанциях. Но стайеров не очень интересует максимальная скорость.

Проведенные исследования и наблюдения за техникой бега гепардов показывают, что у человека имеется немалый резерв по ускорению перемещения за счет использования приспособлений, помогающих преобразовать вектор силы при толчках ногой во время передвижения. Можно предположить, что использование дополнительных "пристроек" к ногам человека или неких аналогов спойлеров резко ускорит его перемещение в пространстве. Это могут быть и анатомические трансформеры для ног, похожие на получающие все большую популярность рессорные тренажеры Jollyjumper. Пример не очень корректный, так как эти приспособления в основном усиливают толчок ноги человека за счет пружин, лишь незначительно меняя вектор силы после отталкивания.

Еще одним биомеханическим фактором, влияющим на скорость человеческого бега, является соотношение силы толчков ног с их частотой. У каждого человека эти особенности индивидуальны. В своей новой работе Уэйнд попытается определить оптимальное соотношение этих параметров.

В современном спорте магистральным направлением ускорения человека является работа над скоростью мышечных сокращений за счет применения химических препаратов. Это и есть пресловутый допинг, который действительно позволяет ускориться человеку, однако способен привести к негативным последствиям для его здоровья.

Эксперты уже давно говорят о том, что спорт превратился в соревнования фармацевтов. К процессу уже подключились и генетики, которые сейчас заняты выращиванием особей с отдельными параметрами, далеко превосходящими среднечеловеческие. Однако и перед теми и перед другими в полный рост встанет именно проблема биомеханических ограничений опорно-двигательного аппарата человека.

Поэтому новых прорывных открытий следует ждать, как это ни странно звучит, от инвалидов. Параолимпийские игры кроме гуманитарной выполняют важнейшую научно-техническую функцию, стимулируя разработку эффективной альтернативной и дополнительной анатомической инфраструктуры человека.

Читайте также: Секрет эволюции вытрясли из обезьян на тренажере

Сейчас спринтеры-инвалиды выступают с протезами и постепенно приближаются к максимальным скоростным показателям людей с обычными конечностями. Не за горами исторический день, когда люди с искусственными конечностями превзойдут в скорости обладателей обычных ног.

Скорость бега человека: средняя, максимальная, рекордная

Скорость бега человека зависит от множества факторов и постоянно требует ряда оговорок: скорость бега профессионала или любителя, элитного спортсмена, спринтера, марафонца, мужчины или женщины, бега в каких условиях и т.д. Поэтому понятия средней скорости человека и максимальной весьма относительные.

Более того, формулировка “рекордная скорость”, крепко стоящая на одной строке рядом с именем Усейна Болта уже более 10 лет, ставится учёными под сомнение, и они постоянно стремятся доказать, что скорость Болта – не предел.

Как рассчитать скорость бега

Скорость показывает, какое расстояние вы преодолеваете в единицу времени. Может измеряться в метрах в секунду или в километрах в час.

Скорость – первый критерий, главная мера для бегунов. Даже несмотря на то, что спортивные часы чаще фиксируют наш темп, чем скорость. При этом темп (pace) – величина, обратная скорости (speed). Темп измеряется в минутах на километр и показывает, сколько времени тратит человека на преодоление определенного расстояния.

Формула расчёта скорости:

Скорость (км/ч) = (расстояние/время в минутах)*60
Темп (мин/км) = время в минутах/расстояние

Формула расчёта скорости из показателя темпа:

Скорость = 60/темп (км/ч) или 50/3*темп (м/с)

Читайте также: Как правильно бегать

Средняя скорость бега человека

Скорость бега зависит как от физической подготовки человека, так и от его природных данных. Первое, что влияет на скорость, – пол и возраст.

  • 9-11 км/ч – средняя скорость бега ребёнка до 18 лет
  • 9-12 км/ч – средняя скорость бега женщины
  • 12-15 км/ч – средняя скорость бега мужчины

До пубертатного периода скорость бега мальчиков и девочек примерно одинаковая. Разрыв в цифрах начинается с момента полового созревания и обусловлен различным гормональным фоном мужчин и женщин. Поэтому к взрослому возрасту, который с точки зрения спортивных нормативов начинается с 18 лет, наблюдается ряд физиологических особенностей, объясняющих, почему женщины медленнее мужчин:

  1. У женщин более слабые суставы, а значит, слабее связки и сухожилия.
  2. Массовая доля жира в организме мужчины на 10-15% ниже, чем у женщины.
  3. Почти на 30% у женщин предельная сила мышц конечностей ниже, чем у мужчин.
  4. Объём сердца женщины меньше мужского на 10-20%.
  5. Женщины дольше восстанавливаются и более подвержены стрессовым реакциям.
  6. У женщин ниже гемоглобин, а значит организм хуже транспортирует кислород.
  7. У мужчин уровень тестостерона в 10 раз выше женского, то есть лучше работает опорно-двигательный аппарат.
  8. Каденс (шаг) женщины короче мужского.

Хотя стоит отметить, что женщины проще справляются с перепадом температур, у них лучше координация и вестибулярный аппарат. 

Максимальная скорость бега человека

Следующий фактор, который влияет на скорость, – дистанция. Большинство тренированных людей могут бежать со скоростью 15-20 км/ч, но не более одного километра. Дальше их скорость начнёт падать до 12-15 км/ч. Если говорить об элитных спортсменах, то на марафонских дистанциях скорость мужчин составляет 19-21 км/ч. Женские показатели в беге на 12-15% ниже.

Учитывая дистанцию, бегуны делятся на спринтеров (100-400 м), средневиков (800-3000 м), стайеров (5000-10000 м) и марафонцев, и системы их тренировок кардинально отличаются.

Самые высокие показатели скорости характерны для спринтерских дистанций: лучшие спортсмены преодолевают 100-метровку за 10-11 секунд, а 200 м за 19-20 секунд. Такое время спортсмены показывают в основном на соревнованиях, потому что даже на тренировках их скорость на 10-20% ниже максимальной.

У стайеров и марафонцев на первом плане – выносливость, способность держать стабильную скорость на протяжении длительного времени и разогнаться к финишу. У новичков на длинных дистанциях скорость составляет 9-12 км/ч, у тренированных людей – 16-18 км/ч.

Читайте по теме: Как развить и увеличить выносливость в беге

Быстрее всех пробежал 42 км 195 м Элиуд Кипчоге в октябре 2019 года – за 1 час 59 минут и 40,2 секунды. Для этого ему пришлось бежать всю дистанцию, сохраняя скорость 21,1 км/ч. Но этот рекорд не был засчитан, поскольку условия забега были почти “лабораторными” и нарушали марафонские правила.

Действующий мировой рекорд установил он же в 2018 году на марафоне в Берлине, пробежав его за 2 часа 1 минуту и 39 секунд.

Неоднократно спринтеров и стайеров пытались сравнить, и для этого учёные вычислили дистанцию, на которой их физическая форма может быть сопоставима – это 492 метра.

Для интереса можно взглянуть, как марафонец-любитель Искандер Ядгаров и спринтер-профессионал Рушан Абдулкадеров в 2018 году выясняли, кто из них будет быстрее на дистанции 450 м.

Рекордная скорость человека

Самый быстрый человек в мире – Усэйн Болт. Свой первый мировой скоростной рекорд на стометровке он установил весной 2008 года, пробежав дистанцию за 9,69 сек. Через несколько месяцев Болт побил свой же рекорд на 0,03 сек.

В следующем году на чемпионате мира в Берлине он вновь обогнал сам себя, пробежав 100 метров за 9,58 сек. В пиковый момент его скорость составила 44,72 км/ч. На сегодняшний день ни один бегун официально не превысил эту скорость.

От чего зависит скорость бега человека

Помимо пола, возраста и дистанции, существуют факторы, влияющие на скорость бега, над которыми можно работать, которые возможно улучшить: 

  • длина шага
  • сила удара ступни о поверхность
  • время контакта ступни с землёй
  • быстрота сокращения мышечных волокон
  • кислородный дефицит
  • наклон туловища.

Исправляют, корректируют и улучшают эти факторы различные типы тренировок для бегунов: растяжка, специальные беговые упражнения на ноги, силовые упражнения на руки, корпус, пресс, спину, плиометрика, бег с отягощениями и так далее. Также на скорость влияет состояние организма в момент забега – вес тела, травмы и заболевания.

Самые быстрые люди

Почти за сто лет скоростной “предел” человека улучшился лишь на секунду. В 1912 году американец Дональд Липпинкотт пробежал 100 м за 10,6 секунд, это был первый мировой рекорд на дистанции 100 м.

В 1968 году американский легкоатлет Джим Хайнс прославился тем, что побил этот рекорд и выбежал 100 м из 10 секунд (за 9,95 сек). И только спустя полвека его рекорд преодолел Усэйн Болт. Пока его никто из людей не обогнал. Официально.

Наука и скорость бега

Ученые утверждают, что человек способен бежать со скоростью почти 65 км/ч. Новое исследование американских учёных о биологических пределах скорости предлагает по-новому посмотреть на биологию скорости человека.

Считается, что скорость ограничена силой, с которой конечности могут ударяться о поверхность во время бега. Элитные спортсмены могут прикладывать от 360 до 456 кг на одну конечность во время каждого шага. С такими цифрами легко поверить, что они бегут на пике своих возможностей. Но учёные выяснили, что это не так. Что конечности способны прикладывать гораздо большие силы к поверхности.

Ответ кроется в периодах времени контакта стопы с землёй. У элитных спринтеров это время составляет менее одной десятой секунды, а пиковые значения составляют менее одной двадцатой секунды.

Для исследования учёные использовали высокоскоростную беговую дорожку, развивающую скорость более 65 км/ч и способную измерять силу каждого шага. На ней спортсмены бежали назад, вперёд, прыгали на одной ноге. Оказалось, что во время прыжков на одной ноге на максимальной скорости сила, приложенная к поверхности, больше силы при беге на максимальной скорости на двух ногах на 30%.

Также выяснилось, что время соприкосновения ноги с поверхностью при беге вперёд совпадает во временем соприкосновения конечности при беге назад, при этом бег назад, конечно, медленнее. Это совпадение времени при двух очень разных видах активности указывает, насколько быстро мышечные волокна могут создавать силы, необходимые для того, чтобы бегун отрывался от земли во время каждого шага.

Новая работа показывает, что ограничения скорости бега устанавливаются ограничениями скорости сокращения самих мышечных волокон, а скорость сокращения волокон устанавливает предел того, насколько быстро конечность бегуна может прикладывать силу к поверхности бега.

Чтобы преодолеть биологические ограничения скорости, учёные из Гарварда придумали экзокостюм, который снижает метаболические затраты на бег и повышает мышечную производительность. Этот костюм лёгкий и плотно облегает тело. Он имеет приводной блок, который тянет за провода, выступающие в роли второй пары мышц-разгибателей бедра. Исследование показало, что помогая мышцам бедра, костюм влияет и на разгибание колена, и на прикладываемую ступнёй силу к поверхности.

На данный момент исследования продолжаются, чтобы ещё больше снизить метаболические затраты на бег. Еще один немаловажный аспект – доступность такого экзокостюма. Цель учёных – разработать портативную систему, чтобы польза от неё значительно снижала стоимость её ношения.

источник: livewallpaperhd.com

Есть версия, что скорость бега человека ограничена, потому что большую часть времени бега мы находимся в воздухе. А когда наши ноги касаются земли, у нас остается слишком мало времени, чтобы приложить силу к поверхности. Так, Усэйн Болт находится на земле 42-43% от общего времени шага, в то время как самые быстрые животные – гепард или лошадь – тратят две трети времени шага на контакт с землёй. Неужели, чтобы бежать быстрее, стоит бежать на четырех ногах?

Мировой рекорд Гиннесса для человека, бегущего 100 метров на четвереньках, улучшился с 18,58 секунды в 2008 году (первый год отслеживания записи) до 15,71 секунды в 2015 году. Исследователи сделали вывод на основе этих цифр, что к 2048 году человек на четвереньках сможет двигаться быстрее, чем человек, бегущий прямо!

Скорость света — Википедия

метров в секунду 299 792 458
Планковских единиц 1
километров в секунду 300 000
километров в час 1,08 млрд
астрономических единиц в сутки 173
расстояние время
один метр 3,3 нс
один километр 3,3 мкс
от геостационарной орбиты до Земли 119 мс
длина экватора Земли 134 мс
от Луны до Земли 1,255 с
от Солнца до Земли (1 а. е.) 8,3 мин.
от Вояджера-1 до Земли 20 часов и 31 минута (на ноябрь 2019)[1]
один световой год 1 год
один парсек 3,26 лет
от Проксимы Центавра до Земли 4,24 лет
от Альфы Центавра до Земли 4,37 лет
от ближайшей галактики (Карликовой галактики в Большом Псе) до Земли 25 000 лет
через Млечный Путь 100 000 лет
от галактики Андромеды до Земли 2,5 млн лет
от самой удалённой известной галактики до Земли 13,4 млрд лет[2]

Ско́рость све́та (в вакууме) — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме[Прим. 2]. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c{\displaystyle c}» (произносится как «цэ»). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом[3]. Из постулата причинности (любое событие может оказывать влияние только на события, происходящие позже него и не может оказывать влияние на события, произошедшие раньше него[4][5][6]) и постулата специальной теории относительности о независимости скорости света в вакууме от выбора инерциальной системы отсчёта (скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга[7]) следует, что скорость любого сигнала и элементарной частицы не может превышать скорость света[8][9][6]. Таким образом, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с

Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году[Прим. 3].

На данный момент считают, что скорость света в вакууме — фундаментальная физическая постоянная, по определению, точно равная 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч. Точность значения связана с тем, что с 1983 года метр в Международной системе единиц (СИ) определён как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1 / 299 792 458 секунды[11].

В планковской системе единиц скорость света в вакууме равна 1 c{\displaystyle c}. Можно сказать, что свет проходит 1 планковскую длину за планковское время, но в планковской системе единиц скорость света c{\displaystyle c} является основной единицей, а единицы времени и расстояния — производными (в отличие от СИ, где основными являюся метр и секунда).

В природе со скоростью света распространяются (в вакууме):

Массивные частицы могут иметь скорость, приближающуюся почти вплотную к скорости света[Прим. 4], но всё же не достигающую её точно. Например, околосветовую скорость, лишь на 3 м/сек меньше скорости света, имеют массивные частицы (протоны), полученные на ускорителе (Большой адронный коллайдер) или входящие в состав космических лучей.[источник не указан 853 дня]

В современной физике считается хорошо обоснованным утверждение, что причинное воздействие не может переноситься со скоростью, большей скорости света в вакууме (в том числе посредством переноса такого воздействия каким-либо физическим телом). Существует, однако, проблема «запутанных состояний» частиц, которые, судя по всему, «узнают» о состоянии друг друга мгновенно. Однако и в этом случае сверхсветовой передачи информации не происходит, поскольку для передачи информации таким способом необходимо привлечь дополнительный классический канал передачи со скоростью света[Прим. 5].

Хотя в принципе движение каких-то объектов со скоростью, большей скорости света в вакууме, вполне возможно, однако это могут быть, с современной точки зрения, только такие объекты, которые не могут быть использованы для переноса информации с их движением (например, солнечный зайчик в принципе может двигаться по стене со скоростью большей скорости света, но никак не может быть использован для передачи информации с такой скоростью от одной точки стены к другой)[13].

Скорость света в прозрачной среде — скорость, с которой свет распространяется в среде, отличной от вакуума. В среде, обладающей дисперсией, различают фазовую и групповую скорость.

Фазовая скорость связывает частоту и длину волны монохроматического света в среде (λ=cν{\displaystyle \lambda ={\frac {c}{\nu }}}). Эта скорость обычно (но не обязательно) меньше c{\displaystyle c}. Отношение скорости света в вакууме к фазовой скорости света в среде называется показателем преломления среды. Если угловая частота ω{\displaystyle \omega }волны в среде зависит от волнового числа k{\displaystyle k} нелинейным образом, то групповая скорость равняется первой производной ∂ω∂k{\displaystyle {\frac {\partial \omega }{\partial k}}}, в отличие от фазовой скорости ωk{\displaystyle {\frac {\omega }{k}}}.[14]

Групповая скорость света определяется как скорость распространения биений между двумя волнами с близкой частотой и в равновесной среде всегда меньше c{\displaystyle c}. Однако в неравновесных средах, например, сильно поглощающих, она может превышать c{\displaystyle c}. При этом, однако, передний фронт импульса всё равно движется со скоростью, не превышающей скорости света в вакууме. В результате сверхсветовая передача информации остаётся невозможной.

Арман Ипполит Луи Физо на опыте доказал, что движение среды относительно светового луча также способно влиять на скорость распространения света в этой среде.

Фактор Лоренца (Лоренц-фактор) γ{\displaystyle \gamma } как функция скорости. Он растет от 1 (для нулевой скорости) до бесконечности (с приближением v{\displaystyle v} к c{\displaystyle c}).

Скорость, с которой световые волны распространяются в вакууме, не зависит ни от движения источника волн, ни от системы отсчёта наблюдателя[Прим. 6]. Эйнштейн постулировал такую инвариантность скорости света в 1905 году[15].Он пришёл к этому выводу на основании теории электромагнетизма Максвелла и доказательства отсутствия светоносного эфира.[16].

Инвариантность скорости света неизменно подтверждается множеством экспериментов[17]. Существует возможность проверить экспериментально лишь то, что скорость света в «двустороннем» эксперименте (например, от источника к зеркалу и обратно) не зависит от системы отсчёта, поскольку невозможно измерить скорость света в одну сторону (например, от источника к удалённому приёмнику) без дополнительных договоренностей относительно того, как синхронизировать часы источника и приёмника. Однако, если применить для этого синхронизацию Эйнштейна, односторонняя скорость света становится равной двусторонней по определению[18][19].

Специальная теория относительности исследует последствия инвариантности c{\displaystyle c} в предположении, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта[20][21]. Одним из последствий является то, что c{\displaystyle c} — это та скорость, с которой должны двигаться в вакууме все безмассовые частицы и волны (в частности, и свет).

Специальная теория относительности имеет много экспериментально проверенных последствий, которые противоречат интуиции[22]. Такие последствия включают: эквивалентность массы и энергии (E0=mc2){\displaystyle (E_{0}=mc^{2})}, сокращение длины (сокращение объектов во время движения)[Прим. 7] и замедление времени (движущиеся часы идут медленнее). Коэффициент γ{\displaystyle \gamma }, показывающий, во сколько раз сокращается длина и замедляется время, известен как фактор Лоренца (Лоренц-фактор)

γ=11−v2c2,{\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}},}

где v{\displaystyle v} — скорость объекта. Для скоростей гораздо меньших, чем c{\displaystyle c} (например, для скоростей, с которыми мы имеем дело каждый день) разница между γ{\displaystyle \gamma } и 1 настолько мала, что ею можно пренебречь. В этом случае специальная теория относительности хорошо аппроксимируется относительностью Галилея. Но на релятивистских скоростях разница увеличивается и стремится к бесконечности при приближении v{\displaystyle v} к c{\displaystyle c}.

Объединение результатов специальной теории относительности требует выполнения двух условий: (1) пространство и время являются единой структурой, известной как пространство-время (где c{\displaystyle c} связывает единицы измерения пространства и времени), и (2) физические законы удовлетворяют требованиям особой симметрии, которая называется инвариантность Лоренца (Лоренц-инвариантность), формула которой содержит параметр c{\displaystyle c}[25]. Инвариантность Лоренца встречается повсеместно в современных физических теориях, таких как квантовая электродинамика, квантовая хромодинамика, стандартная модель физики элементарных частиц и общая теория относительности. Таким образом, параметр c{\displaystyle c} встречается повсюду в современной физике и появляется во многих смыслах, которые не имеют отношения собственно к свету. Например, общая теория относительности предполагает, что гравитация и гравитационные волны распространяются со скоростью c{\displaystyle c}[26][27]. В неинерциальных системах отсчёта (в гравитационно искривлённом пространстве или в системах отсчёта, движущихся с ускорением), локальная скорость света также является постоянной и равна c{\displaystyle c}, однако скорость света вдоль траектории конечной длины может отличаться от c{\displaystyle c} в зависимости от того, как определено пространство и время[28].

Считается, что фундаментальные константы, такие как c{\displaystyle c}, имеют одинаковое значение во всём пространстве-времени, то есть они не зависят от места и не меняются со временем. Однако некоторые теории предполагают, что скорость света может изменяться со временем[29][30]. Пока нет убедительных доказательств таких изменений, но они остаются предметом исследований[31][32].

Кроме того, считается, что скорость света изотропна, то есть не зависит от направления его распространения. Наблюдения за излучением ядерных энергетических переходов как функции от ориентации ядер в магнитном поле (эксперимент Гугса — Древера), а также вращающихся оптических резонаторов (эксперимент Майкельсона — Морли и его новые вариации), наложили жёсткие ограничения на возможность двусторонней анизотропии[33][34].

В ряде естественных систем единиц скорость света является единицей измерения скорости[35]. В планковской системе единиц, также относящейся к естественным системам, она служит в качестве единицы скорости и является одной из основных единиц системы.

Верхний предел скорости[править | править код]

Согласно специальной теории относительности, энергия объекта с массой покоя m{\displaystyle m} и скоростью v{\displaystyle v} равна γmc2{\displaystyle \gamma mc^{2}}, где γ{\displaystyle \gamma } — определённый выше фактор Лоренца. Когда v{\displaystyle v} равна нулю, γ{\displaystyle \gamma } равен единице, что приводит к известной формуле эквивалентности массы и энергии E=mc2{\displaystyle E=mc^{2}}. Поскольку фактор γ{\displaystyle \gamma } приближается к бесконечности с приближением v{\displaystyle v} к c{\displaystyle c}, ускорение массивного объекта до скорости света потребует бесконечной энергии. Скорость света — это верхний предел скорости для объектов с ненулевой массой покоя. Это экспериментально установлено во многих тестах релятивистской энергии и импульса[36].

Событие A предшествует событию B в красной системе отсчёта (СО), одновременно с B в зелёной СО и происходит после B в синей СО

Вообще информация или энергия не могут передаваться в пространстве быстрее, чем со скоростью света. Один из аргументов в пользу этого следует из контринтуитивного заключения специальной теории относительности, известного как относительность одновременности. Если пространственное расстояние между двумя событиями А и В больше, чем промежуток времени между ними, умноженный на c{\displaystyle c}, то существуют такие системы отсчёта, в которых А предшествует B, и другие, в которых B предшествует А, а также такие, в которых события А и B одновременны. В результате, если объект двигался бы быстрее скорости света относительно некоторой инерциальной системы отсчёта, то в другой системе отсчёта он бы путешествовал назад во времени, и принцип причинности был бы нарушен[Прим. 8][38]. В такой системе отсчёта «следствие» можно было бы наблюдать раньше его «первопричины». Такое нарушение причинности никогда не наблюдалось[19]. Оно также может приводить к парадоксам, таким как тахионный антителефон[39].

Античные учёные, за редким исключением, считали скорость света бесконечной[40]. В Новое время этот вопрос стал предметом дискуссий. Галилей и Гук допускали, что она конечна, хотя и очень велика, в то время как Кеплер, Декарт и Ферма по-прежнему отстаивали бесконечность скорости света.

Первую оценку скорости света произвёл Олаф Рёмер (1676). Он заметил, что, когда Земля на своей орбите находится дальше от Юпитера, затмения Юпитером спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты. Отсюда он получил значение для скорости света около 220 000 км/с — неточное значение, но близкое к истинному. В 1676 году он сделал сообщение в Парижской Академии, но не опубликовал свои результаты в виде формальной научной работы, в результате чего научное сообщество приняло идею о конечной скорости света только в 1727 году[41].

Спустя полвека, в 1728 году, открытие аберрации позволило Дж. Брэдли подтвердить конечность скорости света и уточнить её оценку: полученное Брэдли значение составило 308 000 км/с[42][43].

Впервые измерения скорости света, основанные на определении времени прохождения светом точно измеренного расстояния в земных условиях, выполнил в 1849 году А. И. Л. Физо. В своих экспериментах Физо использовал разработанный им «метод прерываний», при этом расстояние, преодолеваемое светом, составляло 8,63 км. Полученное в результате выполненных измерений значение оказалось равным 313 300 км/с. В дальнейшем метод прерываний значительно усовершенствовали и его использовали для измерений М. А. Корню (1876 г.), А. Ж. Перротен (1902 г.) и Э. Бергштранд[sv]. Измерения, выполненные Э. Бергштрандом в 1950 году, дали для скорости света значение 299 793,1 км/с, при этом точность измерений была доведена до 0,25 км/с[42].

Другой лабораторный метод («метод вращающегося зеркала»), идея которого была высказана в 1838 году Ф. Араго, в 1862 году осуществил Леон Фуко. Измеряя малые промежутки времени с помощью вращающегося с большой скоростью (512 об/с) зеркала, он получил для скорости света значение 298 000 км/с с погрешностью 500 км/с. Длина базы в экспериментах Фуко была сравнительно небольшой — двадцать метров[43][42][44][45][46]. В последующем за счёт совершенствования техники эксперимента, увеличения используемой базы и более точного определения её длины точность измерений с помощью метода вращающегося зеркала была существенно повышена. Так, С. Ньюком в 1891 году получил значение 299 810 км/с с погрешностью 50 км/с, а А. А. Майкельсону в 1926 году удалось понизить погрешность до 4 км/с и получить для скорости величину 299 796 км/с. В своих экспериментах Майкельсон использовал базу, равную 35 373,21 м[42].

Дальнейший прогресс был связан с появлением мазеров и лазеров, которые отличаются очень высокой стабильностью частоты излучения, что позволило определять скорость света одновременным измерением длины волны и частоты их излучения. В начале 1970-х годов погрешность измерений скорости света приблизилась к 1 м/с[47]. После проверки и согласования результатов, полученных в различных лабораториях, XV Генеральная конференция по мерам и весам в 1975 году рекомендовала использовать в качестве значения скорости света в вакууме величину, равную 299 792 458 м/с, с относительной погрешностью (неопределённостью) 4⋅10-9[48], что соответствует абсолютной погрешности 1,2 м/с[49].

Существенно, что дальнейшее повышение точности измерений стало невозможным в силу обстоятельств принципиального характера: ограничивающим фактором стала величина неопределённости реализации определения метра, действовавшего в то время. Проще говоря, основной вклад в погрешность измерений скорости света вносила погрешность «изготовления» эталона метра, относительное значение которой составляло 4⋅10-9[49]. Исходя из этого, а также учитывая другие соображения, XVII Генеральная конференция по мерам и весам в 1983 году приняла новое определение метра, положив в его основу рекомендованное ранее значение скорости света и определив метр как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1 / 299 792 458 секунды[50].

Из специальной теории относительности следует, что превышение скорости света физическими частицами (массивными или безмассовыми) нарушило бы принцип причинности — в некоторых инерциальных системах отсчёта оказалась бы возможной передача сигналов из будущего в прошлое. Однако теория не исключает для гипотетических частиц, не взаимодействующих с обычными частицами[51], движение в пространстве-времени со сверхсветовой скоростью.

Гипотетические частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью, называются тахионами. Математически движение тахионов описывается преобразованиями Лоренца как движение частиц с мнимой массой. Чем выше скорость этих частиц, тем меньше энергии они несут, и наоборот, чем ближе их скорость к скорости света, тем больше их энергия — так же, как и энергия обычных частиц, энергия тахионов стремится к бесконечности при приближении к скорости света. Это самое очевидное следствие преобразования Лоренца, не позволяющее массивной частице (как с вещественной, так и с мнимой массой) достичь скорости света — сообщить частице бесконечное количество энергии просто невозможно.

Следует понимать, что, во-первых, тахионы — это класс частиц, а не один вид частиц, и во-вторых, тахионы не нарушают принцип причинности, если они никак не взаимодействуют с обычными частицами[51].

Обычные частицы, движущиеся медленнее света, называются тардионами. Тардионы не могут достичь скорости света, а только лишь сколь угодно близко подойти к ней, так как при этом их энергия становится неограниченно большой. Все тардионы обладают массой, в отличие от безмассовых частиц, называемых люксонами. Люксоны в вакууме всегда движутся со скоростью света, к ним относятся фотоны, глюоны и гипотетические гравитоны.

C 2006 года показано, что в так называемом эффекте квантовой телепортации кажущееся взаимовлияние частиц распространяется быстрее скорости света. Например, в 2008 г. исследовательская группа доктора Николаса Гизена (Nicolas Gisin) из университета Женевы, исследуя разнесённые на 18 км в пространстве запутанные фотонные состояния, показала, что это кажущееся «взаимодействие между частицами осуществляется со скоростью, примерно в сто тысяч раз большей скорости света». Ранее также обсуждался так называемый «парадокс Хартмана[en]» — кажущаяся сверхсветовая скорость при туннельном эффекте[52]. Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для сверхсветовой передачи какого-либо несущего информацию сообщения или для перемещения вещества[53].

В результате обработки данных эксперимента OPERA[54], набранных с 2008 по 2011 год в лаборатории Гран-Сассо совместно с ЦЕРН, было зафиксировано статистически значимое указание на превышение скорости света мюонными нейтрино[55]. Сообщение об этом сопровождалось публикацией в архиве препринтов[56]. Полученные результаты специалисты подвергли сомнению, поскольку они не согласуются не только с теорией относительности, но и с другими экспериментами с нейтрино[57]. В марте 2012 года в том же тоннеле были проведены независимые измерения, и сверхсветовых скоростей нейтрино они не обнаружили[58]. В мае 2012 года OPERA провела ряд контрольных экспериментов и пришла к окончательному выводу, что причиной ошибочного предположения о сверхсветовой скорости стал технический дефект (плохо вставленный разъём оптического кабеля)[59].

  1. ↑ От поверхности Солнца — от 8 мин. 8,3 сек. в перигелии до 8 мин. 25 сек. в афелии.
  2. ↑ Скорость распространения светового импульса в среде отличается от скорости его распространения в вакууме (меньше, чем в вакууме), и может быть различной для разных сред. Когда говорят просто о скорости света, обычно подразумевается именно скорость света в вакууме; если же говорят о скорости света в среде, это, как правило, оговаривается явно.
  3. ↑ В настоящее время наиболее точные методы измерения скорости света основаны на независимом определении значений длины волны λ{\displaystyle \lambda } и частоты ν{\displaystyle \nu } света или другого электромагнитного излучения и последующего расчёта в соответствии с равенством c=λν{\displaystyle c=\lambda \nu }.[10]
  4. ↑ См. например «Частица Oh-My-God».
  5. ↑ Аналогом может быть посылка наудачу двух заклеенных конвертов с белой и чёрной бумагой в разные места. Открытие одного конверта гарантирует, что во втором будет лежать второй лист — если первый чёрный, то второй белый, и наоборот. Эта «информация» может распространяться быстрее скорости света — ведь вскрыть второй конверт можно в любое время, и там всегда будет этот второй лист. При этом принципиальная разница с квантовым случаем состоит только в том, что в квантовом случае до «открытия конверта»-измерения состояние листа внутри принципиально неопределённо, как у кота Шрёдингера, и там может оказаться любой лист.
  6. ↑ Однако, частота света зависит от движения источника света относительно наблюдателя, благодаря эффекту Доплера
  7. ↑ Помимо того, что измеряемые движущиеся объекты оказываются короче вдоль линии относительного движения, они также выглядят повёрнутыми. Этот эффект, известный как вращение Террелла, связан с разницей во времени между пришедшими к наблюдателю сигналами от разных частей объекта.[23][24]
  8. ↑ Считается, что эффект Шарнхорста позволяет сигналам распространяться немногим выше c{\displaystyle c}, но особые условия, при которых эффект может возникать, мешают применить этот эффект для нарушения принципа причинности[37]
  1. ↑ Where Are the Voyagers - NASA Voyager (неопр.). Voyager - The Interstellar Mission. Jet Propulsion Laboratory, California Istitute of Technology. Дата обращения 12 июля 2011. Архивировано 3 февраля 2012 года.
  2. Amos, Jonathan. Hubble sets new cosmic distance record, BBC News (3 марта 2016). Дата обращения 3 марта 2016.
  3. ↑ Is The Speed of Light Everywhere the Same?
  4. ↑ Начала теоретической физики, 2007, с. 169.
  5. ↑ Неванлинна, 1966, с. 122.
  6. 1 2 Чудинов Э. М. Теория относительности и философия. — М.: Политиздат, 1974. — С. 222—227.
  7. ↑ Эволюция физики, 1948, с. 167.
  8. ↑ Начала теоретической физики, 2007, с. 170.
  9. ↑ Неванлинна, 1966, с. 184.
  10. Сажин М. В. Скорость света // Физика космоса. Маленькая энциклопедия / Гл. ред. Р. А. Сюняев. — 2-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 622. — 783 с.
  11. ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 14 августа 2012. Архивировано 10 ноября 2012 года.
  12. Abbott B. P. et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor, and INTEGRAL). Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A // The Astrophysical Journal. — 2017. — Vol. 848. — P. L13. — doi:10.3847/2041-8213/aa920c. [исправить]
  13. Болотовский Б. М., Гинзбург В. Л. Эффект Вавилова — Черенкова и эффект Допплера при движении источников со скоростью больше скорости света в вакууме (рус.) // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 1972. — Т. 106, № 4. — С. 577—592.
  14. Миллер М. А., Суворов E. В. Групповая скорость // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 544—545. — 704 с.
  15. Stachel, J. J. Einstein from "B" to "Z" – Volume 9 of Einstein studies (нем.). — Springer, 2002. — S. 226. — ISBN 0-8176-4143-2.
  16. Einstein, A. Zur Elektrodynamik bewegter Körper (нем.) // Annalen der Physik. — 1905. — Т. 17. — С. 890—921. — doi:10.1002/andp.19053221004. English translation: Perrett, W On the Electrodynamics of Moving Bodies (неопр.). Fourmilab. Дата обращения 27 ноября 2009. Архивировано 1 февраля 2013 года.
  17. Александров Е. Б. Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком // Химия и жизнь. — 2012. — № 3.
  18. Hsu, J-P; Zhang, Y. Z. Lorentz and Poincaré Invariance (неопр.). — World Scientific, 2001. — Т. 8. — С. 543ff. — (Advanced Series on Theoretical Physical Science). — ISBN 981-02-4721-4.
  19. 1 2 Zhang, Y. Z. Special Relativity and Its Experimental Foundations (англ.). — World Scientific, 1997. — Vol. 4. — P. 172—173. — (Advanced Series on Theoretical Physical Science). — ISBN 981-02-2749-3. Архивная копия от 19 мая 2012 на Wayback Machine
  20. d'Inverno, R. Introducing Einstein's Relativity (англ.). — Oxford University Press, 1992. — P. 19—20. — ISBN 0-19-859686-3.
  21. Sriranjan, B. Postulates of the special theory of relativity and their consequences // The Special Theory to Relativity (неопр.). — PHI Learning, 2004. — С. 20 ff. — ISBN 81-203-1963-X.
  22. Roberts, T

Физики разогнали «спиннеры» до миллиарда оборотов в секунду

Jonghoon Ahn et al. / Phys. Rev. Lett.

Две команды физиков независимо разогнали с помощью лазеров нанометровые «спиннеры» до скорости порядка одного миллиарда оборотов в секунду — самой высокой скорости вращения, полученной в лаборатории. Первая группа из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) заставляла вращаться наночастицу кремнезема, а вторая группа, состоящая из китайских и американских исследователей, использовала в качестве «спиннера» наногантелю. Работа ученых поможет лучше понять такие тонкие эффекты, как вращение Казимира, связанное с квантовыми флуктуациями вакуума. Статьи опубликованы в Physical Review Letters [1, 2], кратко о них сообщает Physics, препринты работ выложены на сайте arXiv.org [1, 2].

Скорость вращения любого объекта ограничена пределом его прочности. Чем быстрее вращается объект, тем большую скорость развивают его частицы и тем большая сила нужна, чтобы заставлять их повернуть и удерживать тело в целости. Другими словами, при увеличении скорости растет центробежная сила, которая стремится «разорвать» тело. Впрочем, называть центробежную силу «силой» не совсем правильно, поскольку она возникает только в неинерциальной системе отсчета (подробнее о ее природе можно прочитать в этой заметке).

Заметнее всего действие этой «фиктивной силы» проявляется в точках, наиболее удаленных от центра вращения объекта: F = mω2r, где m — масса точки, r — ее расстояние до центра, а ω — угловая скорость. Из-за этого частота вращения макроскопических объектов редко превышает тысячу оборотов в секунду. Например, частота вала газогенератора двигателя PW207K вертолета «Ансат» может достигать 60000 оборотов в минуту (1000 оборотов в секунду), а турбина двигателя CFM56, который устанавливается на самолетах фирм Boeing и Airbus, вращается с частотой около 5200 оборотов в минуту (менее 90 оборотов в секунду).

Уменьшая размеры объекта, можно заставить его вращаться гораздо быстрее. Оказывается, что для достижения сверхвысоких скоростей удобнее всего использовать частицы размером порядка ста нанометров, подвешенные в воздухе с помощью лазерного излучения (так называемая оптическая ловушка). Направляя на связанную частицу свет с круговой поляризацией, можно передать ей угловой момент и увеличить ее угловую скорость (эффект Садовского). Таким образом можно избежать механического трения, которое поглощает энергию и мешает разгонять частицу, а также контролировать центр вращения с точностью, сравнимой с теоретическим пределом.

К сожалению, на высоких скоростях начинает сказываться трение наночастицы о воздух, которое также уносит энергию частицы. Бороться с этим трением можно только откачивая установку до сверхнизких давлений, создавая в ней вакуум. Из-за подобных технических сложностей ученым не удавалось достичь в лаборатории скоростей вращения, превышающих по порядку десяти мегагерц. В новых работах ученым удалось преодолеть это препятствие, подтвердить теоретические предсказания и достичь частоты вращения порядка одного гигагерца.

Схема установок, в которой ученые разгоняют наночастицы до сверхвысоких угловых скоростей

René Reimann et al. / Phys. Rev. Lett.

Первая группа исследователей под руководством Лукаса Новотного (Lukas Novotny), использовала в качестве «спиннера» частицу кремнезема (проще говоря, обычного стекла) приближенно сферической формы и диаметром около ста нанометров. Для уменьшения потерь физики откачали установку до давления порядка 10−8 атмосфер и увеличили длину волны лазера, который использовался для разгона частицы, до 1565 нанометров. Это позволило уменьшить скорость нагрева частицы — в предыдущих экспериментах такой нагрев заставлял частицу «выскакивать» из ловушки и мешал разогнать ее выше определенного предела.

В результате ученые обнаружили, что с уменьшением давления при фиксированной мощности лазера и увеличении мощности при фиксированном давлении угловая скорость вращения частицы линейно растет, причем экспериментальная зависимость хорошо согласуется с теорией. Максимальная частота, полученная в этом эксперименте, достигала 1,03 гигагерц, что отвечало скорость краев частицы порядка 300 метров в секунду, центробежному ускорению порядка 1012 метров на секунду в квадрате и напряжению порядка 0,2 гигапаскаль. Для сравнения, критическое напряжение, при котором частица кремнезема разрывается, составляет примерно 10 гигапаскаль.

Зависимость частоты вращения наночастицы от давления при фиксированной мощности лазера

René Reimann et al. / Phys. Rev. Lett.

Зависимость частоты вращения наночастицы от мощности лазера при фиксированном давлении

René Reimann et al. / Phys. Rev. Lett.

Вторая группа, под руководством Тунцана Ли (Tongcang Li), заставляла вращаться наногантели — связанные друг с другом частицы кремнезема. Чтобы изготовить такие гантели, ученые «растворяли» наночастицы кремнезема в воде и получали коллоидную суспензию, а затем с помощью ультразвукового небулайзера заставляли воду формировать микрометровые капли, взвешенные в воздухе. В некоторых из капель находилось две сферические частицы кремнезема; после испарения воды частицы оставались связаны в наногантели, которые ученые использовали в дальнейших опытах. Отношение диаметра шаров к расстоянию между ними для всех полученных наногантелей было примерно равно двум.

Фотографии нангантелей, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа

Jonghoon Ahn et al. / Phys. Rev. Lett.

Зависимость частоты вращения наногантели от давления при фиксированной мощности лазера

Jonghoon Ahn et al. / Phys. Rev. Lett.

Так же как и группа швейцарских ученых, группа под руководством Тунцана Ли помещала наногантели в оптическую ловушку, откачивала установку до давления порядка 10−7 атмосфер и светила на частицы лазером с круговой поляризацией и длиной волны около 1550 нанометров. Аналогично швейцарцам, физики получили, что скорость вращения линейно растет при уменьшении давления, а предельная частота вращения в этом случае составила примерно 1,1 гигагерц — при бо́льших скоростях гантель разрывалась под действием центробежной силы.

Тем не менее, конструкция установки, аналогичная опыту Кавендиша, в котором проволока крутильных весов заменена на лазерное излучение, позволяет провести на ней качественно другие эксперименты. Если заменить в ней свет с круговой поляризацией на линейно поляризованный свет, наногантели будут колебаться, а не крутиться, что позволит в будущем измерить вращательный эффект Казимира (Casimir torque) и исследовать природу квантовой гравитации.

Впрочем, ученые признаются, что изначально они не ставили перед собой практических целей. Например, соавтор первой работы, Рене Рейманн (René Reimann), говорит: «Если честно, это просто было очень круто — иметь механический объект с самой высокой скоростью вращения в мире прямо перед нами». Тем не менее, работа ученых может пригодиться при изучении межзвездной пыли и вакуумного трения, исследовании поведения материалов и взаимосвязи между вращательными и поступательными степенями свободы в экстремальных условиях.

В ноябре прошлого года американские исследователи-нанотехнологи изготовили с помощью фотолитографии самый маленький в мире фиджет-спиннер, размер которого составил примерно сто микрометров.

Дмитрий Трунин

Есть ли предел человеческой скорости? | Мир | ИноСМИ

Предел человеческой скорости на стометровой дистанции составляет 9,48 секунды, или на одну десятую секунды быстрее нынешнего мирового рекорда Усейна Болта. Об этом говорит биолог из Стэнфорда Марк Денни (Mark Denny). Это если мы ведем речь о «натуральном» человеке.

В исследовании, результаты которого опубликовал в 2008 году Journal of Experimental Biology (Журнал экспериментальной биологии), Денни смоделировал самую высокую скорость бегущего человека. Для этого он воспользовался рекордами бега на сто метров среди мужчин, взяв данные, начиная с 1900 года. Взяв лучшие результаты бега, он составил график и при помощи компьютерных программ вывел уравнение с кривой, которая оптимально моделирует свойства составленного им графика. Кривая показала, что минимальное время для человека на стометровой дистанции составляет 9,48 секунды. «Пока мы не дошли до минимума, но уже сейчас ясно видно, что кривая становится более пологой, демонстрируя замедление роста», - говорит Денни.

В ходе того же исследования он также смоделировал лучшее время для скаковых лошадей чистых кровей и для борзых, обнаружив, что и у них имеется предел скорости. На дерби в Кентукки с 1950-х годов не было почти никаких улучшений, а на собачьих бегах показатели достигли пика и выровнялись в 1970-е годы.


«Если посмотреть на другие виды, которые мы пытаемся выводить и селекционировать, чтобы животные бегали все быстрее и быстрее – это не работает, - заявляет Денни. – Нет никаких оснований полагать, что человек чем-то отличается от животных, что у него почему-то нет никаких пределов».

Читайте также: Спорт улучшает мозговую деятельность

Статистическими моделями не объяснить механику бега. Поэтому преподаватель биомеханики из Южного методистского университета Питер Уэйанд (Peter Weyand) решил найти другой подход к этой проблеме.

Будучи ведущим специалистом по передвижению человека, Уэйанд говорит, что основной фактор, влияющий на скорость, это то, с какой силой спринтер отталкивается от земли ногами.

Когда атлет бежит с постоянной скоростью, он использует свои ноги как ходули «поуго» (игрушка с двумя подножками и пружиной для подскакивания), говорит Уэйанд. Когда спринтер ставит ногу на землю, его конечность сокращается в готовности дать обратный ход. Когда бегун в воздухе, его ноги готовятся снова с силой удариться о землю.

Когда нога бегуна бьет о землю, 90% усилия идет вертикально, чтобы снова толкнуть его вверх, и лишь пять процентов усилия идет в горизонтальном направлении, продвигая его вперед. Таким образом, спринтер ведет себя, как мячик, говорит Уэйанд. «Они слишком сильно отскакивают», - объясняет ученый.

Наше тело естественным образом приспосабливается к скорости бега, меняя силу удара ноги о землю. Чем сильнее мы ударяем о нее ногами, тем быстрее мы бежим.

Так насколько же сильно человек при беге может ударять ногами о землю?

Также по теме: Энергия

Уэйанд и четверо его коллег провели эксперимент, результаты которого были опубликованы в 2010 году в Journal of Applied Physiology (Журнал прикладной физиологии). В рамках эксперимента спортсмены бежали по дорожке с постоянной скоростью в разном темпе и в разных направлениях – вперед, назад – а также совершали прыжки. Ученые выяснили, что когда мы прыгаем, то ударяем ногами о землю на 30 процентов сильнее, чем во время бега. Главная причина этого в том, что в воздухе мы находимся намного дольше. Исходя из этого, Уэйанд со своей командой посчитал, что теоретически человек может бежать со скоростью 19,3 метра в секунду ( то есть, если он ударяет ногами о землю с максимальной с точки зрения его физиологии силой). Если бы спринтер бежал с такой скоростью все 100 метров дистанции, он преодолел бы ее за 5,18 секунды.


Но на этом история не заканчивается. В своем новом исследовании, результаты которого должны быть опубликованы в этом году, Уэйанд с коллегами обнаружил, что для максимального увеличения скорости бега необходим некий компромисс между ударом ноги о землю и сохранением частоты шагов. Отталкиваясь от земли с максимальной силой, бегун больше времени проводит в воздухе, а это приводит к уменьшению числа шагов, которые он может сделать в единицу времени, то есть, в секунду. Оптимальное соотношение частоты шага и силы удара ноги о землю у разных людей разное. Оно зависит от размера спортсмена, от длины его ноги и от скорости бега. И здесь нет никакой золотой середины.

Так какова же самая высокая скорость бега человека в соответствии с его новой моделью? Уэйанд не хочет называть конкретную цифру. «Наука не очень-то хорошо прогнозирует крайние значения», - говорит он.

Читайте также: Современный спорт и допинг

Тем не менее, он отмечает, что 9 секунд на стометровке у мужчин это вполне вероятно. «Чуть больше девяти секунд это определенно возможно; не исключено и меньшее время», - говорит ученый. Такая скорость все равно не позволит нам обогнать взрослого гепарда, который является самым быстрым млекопитающим на Земле, и может пробежать 100 метров менее чем за шесть секунд.

Наука и технологии меняют пределы человеческой скорости при беге. Сегодня атлеты могут применять гормональные препараты, меняя механические свойства мышц, а ученым уже удалось настроить ДНК мышей таким образом, чтобы изменить их мышечную ткань.

«Мы как будто приходим в новый мир человеческих достижений в атлетике, когда становятся возможны самые разные улучшения показателей, - заявляет Уэйанд. – Сейчас постепенно стирается грань между тем, что естественно, и тем, что неестественно. На мой взгляд, чтобы ответить на вопрос о пределе скорости бегущего человека, нам надо просмотреть список из 10 разных условий: не должно быть допинга, воздействующего на человека на генном уровне, не должно быть специальных технологий, фармацевтических препаратов … Но продвигаясь вперед по пути прогресса, мы доходим до того, что скорость бега может меняться даже благодаря конструкции обуви. Так что этот вопрос становится ужасно сложным».

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Скороть! Самые быстрые средства передвижения и максимальная скорость достигнутая человеком. | Екабу.ру

Какой русский не любит быстрой езды?

А Как известно, предельная скорость во Вселенной - это скорость света (300 тыс. км/c). Человечеству ещё долго предстоит развивать свои технологии, чтобы создать аппараты, которые смогут, хотя бы минимально, приблизиться к этому показателю. Скорость звука уже давно преодолена. Достигнуты первая, вторая и третья космические скорости. Какой же аппарат, созданный руками человека, является самым быстродвижущимся на сегодняшний день?
Давайте разберемся с каждой категорией транспорта отдельно:

Начнем с самого медленного в нашем списке гужевого транспорта, а именно с лошадей:


Лучшими в мире считаются английские скаковые лошади.
При забеге на дистанцию в одну милю данные лошади могут развить
максимальную скорость в 69,69 км/ч

Далее в нашем списке идет водный транспорт


Самый быстрый катер - Bugatti Copeland Phenomenon
Создатели 56-футового катера Phenomenon не скрывают, проект был задуман исключительно с целью побить предыдущий рекорд скорости для водного транспортного средства в 354 км/ч.
и Bugatti это удалось максимальная скорость их катера Phenomenon составляет 402 км/ч.

Автомобильный транспорт


На данный момент существуют два автомобиля с одинаковой максимальной скоростью произнаные самыми быстрыми из уже существующих.

Hennessey Venom GT
Для создания Hennessey Venom GT используется платформа Lotus Elise, а приводит его в движение восьмицилиндровый двигатель, позаимствованный у Chevrolet Corvette. Благодаря двойному турбонаддуву он развивает 1200 лошадиных сил и разгоняет заднеприводный гиперкар до 100 км/ч примерно за 2,5 секунды.А его максимальная скорость состовляет 443 км/ч.

второй самый быстрый автомобиль SSC Tuatara
Мотор этого автомобиля развивает невообразимую мощность в 1350 л.с. и генерирует более 1000 Нм крутящего момента — такие показатели предположительно позволяют автомобилю развить максимальную скорость в 443 км/ч

Самый быстрый поезд

Самый быстрый поезд в мире – это V150. Он был создан специалистами исключительно для установки нового рекорда скорости на рельсах. Премьера поезда состоялась 3 апреля 2007 года на ветке Страсбург-Париж. Для состава-рекордсмена были разработаны специальные вагоны, которые могли выдержать рекордную скорость в 575 км/ч. Если бы вы находились в вагоне поезда при установке рекорда, то двигались бы со скорость в 150м/с.

Самый быстрый самолет

Х-34 –Этот самолёт является американским беспилотным летательным аппаратом: его длина составляет всего 2,66 м, а вес – 1,27 тонны. При этом ускорение самолёта производится с помощью прикреплённой к нему твёрдотопливной ракеты «Пегас». Первые испытания самого быстрого самолёта в мире состоялись в 2001 году. А его максимальная скорость 12 144 км/ч.

Ну и наконец самое быстрое из то, что было создано человеком это конечно же космический транспорт.

А имеено спутник Вояджер-1
Тут хотелось бы написать остановиться немного по подробнее:

5 сентября 1977 года США запустили космический межпланетный зонд (который в данный момент превратился в межзвёздный зонд) Вояджер-1 (Voyager-1). Изначально планировалось, что аппарат займётся исследованием Юпитера и Сатурна. После их облёта, Вояджер было решено направить к Урану и Нептуну, чему способствовало удачное расположение этих планет в узком окне. На сегодняшний день аппарат пересекает границу Солнечной системы и выходит в межзвёздное пространство.

Вояджер-1 является самым дальним от Земли и в то же время самым быстрым объектом, созданным человечеством. Сейчас он находится на расстоянии около 18 млрд км от нашей планеты. Его текущая скорость составляет ~17 км/с. Достичь таких показателей удалось благодаря нескольким гравитационным манёврам вблизи планет-гигантов. Иными словами, аппарат разогнался благодаря их мощной гравитации. Собрат зонда, Вояджер-2 (Voyager-2), не смог достичь таких показателей, и находится позади. Но он так же покинет Солнечную систему.

Та как изначально было известно, что Вояджеры уйдут в межзвёздное пространство и уже никогда не вернутся обратно, на борту аппаратов закрепили по одному позолоченному диску с информацией на тот случай, если аппараты будут обнаружены разумными представителями внеземной цивилизации. Диск содержит 115 слайдов с видами Земли, материков, ландшафты, сценами из жизни людей и животных. Так же указана информация о местоположении Солнечной системы в Галактике относительно 14 наиболее мощных пульсаров.

На диске записаны: плач ребёнка, голоса зверей и птиц, океанский прибой, шум ветра и дождя, короткие на 58 языках, музыкальные произведения Моцарта, Бетховена, Баха, Луи Армстронга, Чака Берри, а так же народные песни различных стран.
Особое место на диске занимает приветствие президента США Картера, в котором говорится о том, что аппарат был создан на планете Земля, а диск - это подарок от нашего далёкого маленького мира, наши звуки, наука, музыка, мысли и чувства.
Остается только наедятся что если этот спутник попадет в «руки» внеземной форме жизни, то они не будут настроены враждебно и не захотят присвоить себе планету природу и координаты которой им сообщили мы сами.

Неужто любое ограничение скорости слишком мало? / Habr

Когда лейтенант Гэри Мегг из полиции штата Мичиган открывает собрание, он иногда спрашивает: «Кто из вас по пути сюда превысил скорость?»

Вы можете решить, что лейтенант Мегг особенно рьяно относится к своей работе. Он тот, кто пройдёт полквартала, только чтобы перейти улицу в положенном месте. Идеальный гражданин, до отвращения подчиняющийся букве закона. Но суть вопроса Мегга вовсе не в этом.

«Все мы превышаем скорость, но между авариями, свидетелями которых мы становимся, обычно проходят месяцы, – рассказывает нам лейтенант Мегг на собрании по поводу ограничений скорости. – Из этого я делаю вывод, что большинство из нас – адекватные, безопасные и разумные водители. У превышения скорости и безопасности дорожного движения очень слабая корреляция».

За последние 12 лет Мегг поднял ограничение скорости почти на 400 участках шоссе Мичигана. Каждый раз он или его сотрудники слышат жалобы от местных жителей, считающих, что водители и так уже ездят слишком быстро. Но, как объясняют Мегг с коллегами, они работают не над уменьшением дорожных заторов, не под давлением реальности, в которой все всё равно ездят слишком быстро, и даже не над балансом между безопасностью и желанием водителей побыстрее доехать до места назначения. Наоборот, Мегг утверждает, что поднятие ограничений скорости делает дороги безопаснее.

Азбука дорожного хозяйства


Ежегодно специалисты по дорожному движению пересматривают ограничения скорости на тысячах участках дорог и шоссе. В большинстве случаев этим занимается член министерства транспорта США, часто совместно с сотрудником полиции штата – как это происходит в Мичигане. В каждом случае у инспекторов есть чёткий подход: они хотят установить такое ограничение скорости, которое не превышало бы порядка 85% водителей.

Этот "признанный на государственном уровне метод" установки ограничения скорости на отметке в 85% — практически азбука управления дорожным движением. Незнакомых с ним людей он озадачивает. А разве не нужно, чтобы все водители не превышали скоростное ограничение? А если скорость водителя определяется ограничением, как можно основывать решение о смене ограничения на основе скорости движения по дорогам?

Суть в том, что ограничение скорости – это просто число на знаке, и оно очень слабо влияет на то, как люди водят машину. «С годами я провёл очень много исследований по следам поднятий или снижений ограничения скорости, – говорит Мегг. – Почти всегда 85%-я скорость не меняется, а если и меняется – то на 2-3 мили в час».

Самые честные водители, вероятно, признаются в том, что следует из вышеуказанного: если ограничение скорости поменять с 65 до 55 миль в час [со 105 до 89 км/ч], большинство водителей не будут ездить на 10 миль/ч медленнее. Но и обратное верно – если инспектора увеличат ограничение скорости на 10 миль/ч, скорость потока не возрастёт на 10 миль/ч. Она останется примерно той же. Годы наблюдения за движением показали специалистам, что пока не видно полицейской машины, водители едут с той скоростью, с которой они хотят.

К счастью, при выборе скорости у людей работает некая логика, кроме простой жажды скорости. Водители выбирают скорость не на основе законов или знаков, но на основе погоды, количества перекрёстков, присутствия пешеходов и изгибов дороги, и всей остальной относящейся к делу информации. Как говорит Мегг, «никто из моих знакомых, садясь в машину, не хочет разбиться».

Так если водителям наплевать на ограничения скорости, зачем вообще пытаться установить «правильное» ограничение?

Одна из причин: малая часть водителей на самом деле следуют ограничениям. «Порядка 10% водителей на самом деле опознают знак ограничения и следуют ему», – говорит Мегг. Поскольку это самая медленная часть водителей, на 85% они не влияют. Но они влияют на среднюю скорость – изменяя её на 2-3 мили/ч при изменении ограничения, как утверждает Мегг – и, что более важно, на разброс скоростей движения.

А это важно, поскольку, как отмечается в отчёте минтранспорта США, «потенциал возникновения ДТП оказывается наивысшим в случае передвижения со скоростью, сильно уступающей или превышающей скорость большей части участников дорожного движения». Если все машины поставят круиз-контроль на одну и ту же скорость, вероятность ДТП окажется низкой. Но когда некоторые едут со скоростью 55 миль/ч, а другие – 85 миль/ч, вероятность столкновения резко возрастает. Поэтому для безопасности дорог очень важно заставлять медленных водителей ехать по правой полосе. Обычно мы обвиняем в ДТП лихачей – и оправдано – но машина, двигающаяся в левой полосе со скоростью меньшей, чем максимально разрешённая, почти так же опасна.

Специалисты по дорожному движению уверены, что правило 85% — идеальное ограничение скорости, поскольку оно влечёт наименьшее разнообразие скоростей передвижения, и, следовательно, делает дороги безопаснее. Если ограничение скорости правильно выставлено на 85%, малая часть водителей, специально соблюдающая скоростной режим, уже не едет гораздо медленнее средней скорости потока. Выбор скорости по правилу 85% — это заключение на основе данных, сделанное на основе регулярных подтверждающих исследований дорожного движения.

Но большинство скоростных ограничений устанавливаются ниже 85%-ной скорости. Впервые этот вопрос подняла национальная ассоциация автомобилистов, сделавшая своей целью поднять ограничения до 85%-ной отметки.

Один из членов ассоциации отправил нас к отчёту минтранспорта от 1992 года, «Результаты увеличения и уменьшения скоростных ограничений», в котором, кроме уже описанных аргументов, было отмечено, что большая часть организаций, отвечающих за шоссе, устанавливают скоростные ограничения меньше значения, диктуемого правилом 85%, что приводит к тому, что более 50% автомобилистов «технически превышают скоростное ограничение». Мегг считает, что в Мичигане процент соблюдающих ограничение водителей находится ниже отметки в 50%.

Кажется абсурдным, что более половины водителей постоянно нарушают скоростные ограничения. Настолько же удивительно, что политика установления ограничений не соответствует основным правилам управления дорожным движениям. Так почему же таким людям, как лейтенант Мегг, приходится тратить время на попытки поднять ограничения скорости?

Как Саудовская Аравия заставила всех нас ездить со скоростью в 55 миль/ч


Когда я так медленно еду
Мне очень сложно рулить
И мне со второй на третью
Не удаётся переключить
Раньше я долетал за пару часов
Теперь на это нужен весь день
У меня ушло 16 часов
На то, чтоб доползти до L.A.

Sammy Hagar / “I Can’t Drive 55”

В 1973 году египетские военные пересекли Суэцкий канал с внезапной атакой на Израиль. Так началась "война Судного дня" (она же Четвёртая арабо-израильская война), и так появились скоростные ограничения в США. Когда США начали поставки оружия Израилю, Организация арабских стран-экспортёров нефти объявило эмбарго против США и нескольких других стран. Вкупе с другими ограничениями поставок это привело к тому, что стоимость бензина в США выросла в четыре раза, бензина стало не хватать, и на заправках начали скапливаться очереди.

Чтобы уменьшить потребление бензина, президент Никсон выпустил указ, ограничивающий скоростной режим на американских шоссе 55-ю милями в час [≈ 90 км/ч], и Конгресс утвердил его в следующем году. За ограничения скорости официально отвечают сами штаты, но национальные лидеры с переменным успехом убедили их подчиниться закону, привязав его исполнение к финансированию. Поскольку езда на высоких скоростях не такая эффективная, считается, что это ограничение помогло сэкономить 167 000 баррелей нефти в день, или порядка 1% потребления нефти в США.

И хотя в 1970-х последствия нефтяного кризиса улеглись, новое федеральное ограничение скорости осталось. Но вместо того, чтобы настаивать на ограничении в рамках экономии бензина, члены Конгресса поддерживали это ограничение, поскольку верили, что оно помогает повысить безопасность дорог. Это было продемонстрировано в спорах по поводу закона 1987 года, позволявшего определённым штатам повысить ограничение скорости до 65 миль/ч. В The New York Times писали о том, что «критики поспешили предупредить всех, что на шоссе резко вырастет смертность». Председатель комитета по общественным работам и транспорту, противник этого закона, назвал его «безответственным и угрожающим жизни».

Конгресс аннулировал федеральное ограничение скорости в 1995 году. Множество штатов поспешило увеличить пределы скорости ещё до того, как успело расставить новые дорожные знаки, но многие оставили скоростные ограничения на низком уровне. 20 лет существования с ограничением скорости в 55 миль в час создали нижнюю планку, тянущую вниз современные скоростные ограничения.

Почему скоростные ограничения такие низкие


Если внимательно ознакомиться с материалами сайта минтранспорта, можно найти очень технократическое объяснение принципа 85%. Но в стране ограничения обычно находятся ниже этой отметки, поскольку на пути следования этому принципу есть много препятствий. К примеру, департамент транспорта штата Флорида отвергает правило 85%, и законодательная власть штата устанавливает ограничения отдельно для каждого типа дороги. В конкретной местности чиновники могут поддаться давлению со стороны родителей и других групп, заботящихся о безопасности, и понизить разрешённую скорость.

Правило 85% постоянно проигрывает нашему интуитивному мнению, что чем дорога быстрее, тем она опаснее – и поэтому разрешённую скорость нужно понижать. С этим заблуждением, говорит Мегг, он часто сталкивается в своей работе. Когда он предлагает увеличить максимальную разрешённую скорость, первой реакцией обычно бывает: «О божечки, этого нельзя делать, люди и так уже ездят слишком быстро». Люди считают, что повышение скоростного ограничения на 10 миль в час заставит всех ехать быстрее на 10 миль в час, но в реальности изменение ограничений почти не влияет на скорость трафика.

То же непонимание заставляет связанные со здравоохранением организации агитировать за снижение разрешённой скорости, и это тоже влияет на законодателей. К примеру, ВОЗ агитирует за уменьшение разрешённой скорости для предотвращения несчастных случаев на дорогах и цитирует исследования, показывающие, что ДТП и смертельные исходы увеличиваются с увеличением скорости движения. «С чисто физической точки зрения, – говорит Мегг, – если спросить, хотите ли вы врезаться в опору моста на скорости 10 миль в час или 40 миль в час, спорить с этим трудно. Но ратуя за увеличение ограничения скорости, я не призываю ездить быстрее – и это понять сложнее всего».

Если бы кто-нибудь мог взмахнуть волшебной палочкой и заставить всех американцев ездить не быстрее 60 миль в час, дороги были бы безопаснее. Но поскольку правоохранительные органы не могут заставить более половины американцев не нарушать ограничение скорости, установка знака с меньшей максимальной скоростью не делает дороги безопаснее. К счастью, шоссе в США сейчас безопаснее, чем когда-либо, и количество смертей рекордно низкое. Дорога может быть опасной, но мнение, согласно которому дороги становятся всё опаснее, неверно.

Множество приверженцев уменьшения разрешённых скоростей не согласятся с действиями таких людей, как лейтенант Мегг. Так же, как Мегг может указать на результаты, полученные с сотен и тысяч дорог, ставших более безопасными, или не утративших безопасность от увеличения максимально допустимой скорости, так и другие исследователи делают противоположный вывод о связи увеличения скорости и количества несчастных случаев.

Ни в одном из исследований не упоминается принцип 85%, и Мегг удивлён выводами, сделанными исследователями. И поскольку на дебаты по поводу скоростных ограничений часто привлекаются эксперты, высказывающие противоположные точки зрения по поводу результатов увеличения максимальной скорости, создаётся ощущение, что политика в отношении ПДД была бы более последовательной, если бы общества, занятые здравоохранением, и специалисты по дорожному движению чаще работали бы совместно.

Другая причина, по которой максимальная разрешённая скорость остаётся низкой, озвучивается Джоном Боумэном, директором по связям в национальной ассоциации автолюбителей. Он утверждает, что города и полицейские департаменты используют штрафы за превышение в качестве средства заработка. Боумэн говорит, что если искусственно занижать скоростные ограничения, легче раздавать штрафы и генерировать доход.

Выражая озабоченность по поводу таких «скоростных ловушек», в 1990-х в Миссури издали указ, ограничивающий максимальный доход города, получаемый с дорожных штрафов. В 2010-м аудиторы обнаружили, что от 75% до 83% бюджета города Рэндольф в Миссури было наполнено благодаря штрафам за превышение. В этом крохотном городке с населением в 50 человек, расположенном рядом с несколькими казино, работает двое полицейских на полную ставку и восемь на полставки, что делает его ярким примером скоростной ловушки.

Сложно сказать, насколько привычной является практикуемая в Рэндольфе тактика, и также сложно привязать её к осознанному стремлению занижать скоростные ограничения. Каждый город принимает решения самостоятельно, поэтому сложно сказать, как часто штрафы за превышение используются в целях наполнения бюджета. А полицейским департаментам очень просто защищать свои попытки поощрения сотрудников к увеличению количества выписываемых штрафов, аргументируя это стремлением к увеличению безопасности дорог. Именно так оправдывался LAPD в прошлом году, после превышения квоты на выписанные штрафы за превышение скорости.

В нашем разговоре Мегг утверждал, что верит в серьёзность проблемы скоростных ловушек, и в то, что такие ловушки не помогают поддерживать общественный порядок. В статье в Detroit News, где рассказывалось о многих городах, игнорирующих законы штата и не пересматривающих ограничения скорости на принадлежащих им участках дороги, Мегг сказал, что верит, что эти города действуют так специально, чтобы не повышать максимальную скорость. Это позволяет им и дальше получать доход от «искусственно заниженных» ограничений.

Притормозим


Учитывая неизбежность превышений скорости, приятно сознавать, что шоссе можно сделать безопаснее при помощи таких доступных мер, как установка реалистичных скоростных ограничений; нет смысла пытаться заставить всех ездить на 10-20 миль в час медленнее. Но такой вариант на первый взгляд противоречит нашим целям. Достаточно ли низкими будут такие ограничения, чтобы устроить велосипедистов, играющих детей и сделать города более доступными для пешеходов?

«Не хочу обманывать людей», – говорит Мегг. Может быть, родители будут чувствовать себя лучше, если на их улице скорость будет ограничена 25-ю, а не 35-ю милями в час, но этот знак не заставит людей ездить медленнее. Мегг предпочитает такие ограничения, которые позволяют людям законно ездить на безопасной скорости и реалистично отражают реальную скорость движения. Он говорит, что у людей не должно быть ложного чувства безопасности на дорогах.

Если народ и политики хотят уменьшить скорость на дорогах для улучшения безопасности, или сделать города более удобными для пешеходов, то Мегг говорит, что «с инженерной точки зрения можно сделать много всего другого». Города могут уменьшать количество полос, изменить ситуацию с парковкой, создать более широкие велодорожки, и т.п. Это будет дороже, но, в отличие от смены цифр на знаках, и эффективнее.

Поднятие ограничений скорости до скорости потока может выглядеть, как сдача позиций перед быстрым и опасным вождением. Но это позволит добиться противоположного результата. Если правы такие, как Мегг, то следование правилу 85% сделает дороги безопаснее, и заставит серьёзнее воспринимать скоростные ограничения.

В отчёте 1992 года минтранспорта предупредило: «Произвольно выбранные, нереалистичные и неоднородные скоростные ограничения привели к тому, что в обществе пренебрежение ограничениями скорости стало допустимым». Мегг работал на таких дорогах, где почти никто не подчинялся скоростным ограничениям, и часто получатели штрафов жаловались на то, что превышают скорость не больше, чем все остальные. Мегг говорит, что с увеличением максимальной скорости полицейские смогут сфокусироваться на действительно важных вещах: пьяных водителях, не пристёгивающихся людей, проезжающих на красный свет, и, что важнее всего, небольшом количестве водителей, едущих с неприемлемой скоростью.

Кажется контринтуитивным, но именно такая формула должна импонировать американцам: поднимите ограничения скоростей, чтобы сделать дороги безопаснее.

В теории человек может бегать со скоростью 64 км/ч :: Инфониак

События Новое исследование полагает, что человек может бегать со скоростью 64 км/ч. Если это предположение подтвердится, то самый быстрый бегун мира Усэйн Болт, который пробегает 100-метровый спринт со скоростью 45 км/ч, может остаться далеко позади.

К полученным выводам исследователи пришли после того, как по-новому взглянули на те факторы, которые ограничивают скорость человека. К чему они пришли? Максимальная скорость, которую может развивать человек, зависит от того, насколько быстро могут двигаться мышцы его тела.

Предыдущие исследования предполагали, что основным препятствием увеличения скорости служат наши ноги, которые могут принимать лишь определенную степень нагрузки. Однако, как предполагается, так происходило не на протяжении всей истории человечества.

"Если кто-то полагает, что сила соприкосновения каждой ноги самых лучших бегунов во время спринта с землей равна 360 – 450 кг, то легко поверить в то, что они работают на пределе своих сил", - говорит Питер Веянд, один из авторов исследования. Но Веянд и его команда обнаружили после проведения тестов на беговой дорожке, что потенциал наших нижних конечностей большой, и он не ограничивается скоростью самых быстрых бегунов в мире.

Их результаты показали, что критическое биологическое ограничение в скорости обусловлено временем, то есть за очень короткий промежуток времени происходит слишком сильное воздействие на землю во время бега. Среди самых быстрых бегунов, длительность соприкосновения ноги с землей равняется меньше одной десятой доли секунды, а при максимальном разгоне – менее одной двадцатой доли секунды.

Для того, чтобы выяснить, какие ограничения существуют на развитие человеком большей скорости, исследователи использовали высокоскоростную беговую дорожку, оборудованную для точного измерения сил, с которыми происходит каждое соприкосновение ноги с ее поверхностью. После этого, участники эксперимента побежали на беговой дорожке разными способами (вприпрыжку, с максимально возможной скоростью и т.д.).

В итоге, было выяснено, что при прыжках на одной ноге, сила воздействия на землю на 30 процентов больше, чем при беге. Это наводит на мысль, что наши ноги вполне могут с еще большей силой соприкасаться с землей во время бега, а, следовательно, и бежать быстрее.

И хотя, как и ожидалось, скорость при беге назад значительно ниже, чем при беге вперед, длительность соприкосновения ноги с земной поверхностью практически не отличалась в обоих случаях. Тот факт, что при двух абсолютно разных способах бега длительность касания ноги с землей практически совпадает, говорит о том, что есть физические ограничения тому, как быстро могут работать мышцы человека.

Новая работа показывает, что ограничения скорости устанавливаются сократительной скоростью мышечных волокон того или иного человека, что, в свою очередь, устанавливает предел тому, с какой силой ноги бегуна воздействуют на поверхность земли.

"Согласно нашим расчетам, можно предположить, что сократительная скорость мышц может позволить бегунам развивать скорость до 60 км/ч, а, возможно, и быстрее". Хотя эта скорость может и не впечатлить самого быстрого животного в мире - гепарда, который бегает со скоростью 112 км/ч, но этой скорости вполне достаточно, чтобы убежать от медведя гризли.


Смотрите также