Vous n'avez pas besoin de vous tenir devant un fusil pour voir la même physique de résistance en action - vous pouvez le voir à travers des activités quotidiennes comme faire du vélo, ou sauter dans votre voiture, ou moins des activités quotidiennes comme un voyage de retour dans l'espace.

Et chaque jour, le même processus sauve d'innombrables vies, que l'atmosphère s'arrête, et dans la plupart des cas se vaporise, météores alors qu'ils se précipitent vers nous depuis l'espace.

Comment arrêter une balle

Dans l'épisode de Life on the Line, Todd Sampson est abattu à bout portant par un AK-47. Ce n'est pas un spoil de dire qu'il ne meurt pas, démontrant ainsi que l'eau, qui est 1000 fois plus dense que l'air, arrêtera une balle remarquablement rapidement.

Professeur Geoffrey Taylor, de l'Université de Melbourne, dit que la résistance (également connue sous le nom de traînée) peut être décrite comme une série de collisions.

« Alors que la balle traverse l'eau, elle dissipe son énergie en de nombreuses collisions avec des squillions et des squillions d'atomes – chacune ne prélevant qu'une infime quantité d'énergie, " dit le professeur Taylor, qui a fourni des conseils scientifiques pour l'épisode.

Chaque fois que la balle touche une molécule d'eau, une partie de l'énergie propulsant la balle vers l'avant est transférée à la molécule d'eau. Lorsque toute l'énergie faisant avancer la balle a été transférée lors de collisions, la balle s'arrête.

Les molécules d'eau sont emballées beaucoup plus étroitement que les molécules d'air et donc dans l'eau, il y a beaucoup plus de collisions à mesure que la balle avance, et la balle s'arrête beaucoup plus rapidement.

"La physique qui explique qu'il ne sera pas tué par l'AK-47 est la même physique que nous utilisons pour améliorer l'efficacité des voitures, et c'est la même physique qui aide les cyclistes à trouver la position de conduite la plus efficace, " dit le professeur Taylor.

Alors que l'épisode, qui comprend également le médaillé olympique et mathématicien Cameron McEvoy, démontre l'effet que différents fluides ont sur la résistance, Le professeur Taylor dit que nous devons également prendre en compte d'autres propriétés, comme la forme de l'objet en mouvement, sa vitesse, et la quantité d'énergie qu'il transporte.

Forme – élégant bat en bloc

La forme d'une balle est conçue de telle sorte que, comme il se déplace dans l'air, il entre en collision avec le moins de particules d'air possible, et chaque collision transfère la moindre quantité d'énergie.

Imaginez une boule de billard qui jette un coup d'œil sur une autre boule, puis comparez cela à une frappe frontale. La balle scintillante conservera la majeure partie de son énergie et de sa vitesse, tandis que la collision frontale peut arrêter la balle de mort.

Une forme en forme de balle crée plus de collisions obliques et moins de collisions frontales qu'une forme plate dans le sens de la marche. Il voyage donc beaucoup plus loin avant de perdre son énergie. Les voitures modernes sont également conçues pour prendre une forme profilée, ce qui leur permet de voyager plus vite et de consommer moins de carburant.

"Si vous regardez l'efficacité des voitures et leur conception, l'aérodynamisme est très important, " déclare le professeur Taylor. " En conduite sur route ouverte, la forme a un impact considérable sur l'efficacité énergétique.

« Prenez une voiture de sport ; elle est aérodynamique et près du sol, puis prendre un SUV; il peut également avoir une forme aérodynamique, mais il est plus haut. Vous ne pouvez pas, tout le reste étant égal, ont le même rendement énergétique.

"C'est la même raison pour laquelle les cyclistes effectuant un contre-la-montre se mettent en position accroupie pour réduire la zone face au vent."

Vitesse – plus vous allez vite, plus la résistance est élevée

Un cycliste passionné, Le professeur Taylor n'est que trop conscient de la résistance en action. Il dit à petite vitesse, la résistance de l'air n'est qu'une petite composante des forces agissant sur le cycliste, et la friction de la route a plutôt un effet de ralentissement.

"Mais à 30 km/h, la résistance au vent devient la force dominante, " dit le professeur Taylor.

"Quiconque a fait du vélo sait que si vous descendez une colline et que vous vous asseyez bien droit, la force de l'air sur votre poitrine est énorme."

Et pour les cyclistes professionnels, qui atteignent des vitesses supérieures à 60 km/h, la résistance au vent est un obstacle majeur. Même un petit changement de résistance peut avoir un impact important sur les performances, d'où le Lycra près du corps et les casques profilés portés par les cyclistes de vélodrome, ainsi que la position de conduite inconfortable.

"C'est absolument essentiel pour ces gars-là d'aller dans les souffleries et de regarder leurs positions, et régler leur hauteur d'assise d'un millimètre ici ou là, et leur guidon d'un millimètre ici ou là, " dit le professeur Taylor.

Énergie – chaque collision produit de la chaleur

Plus quelque chose voyage vite, plus il a d'énergie, et donc plus d'énergie doit être transférée par les collisions pour le ralentir. Il n'y a pas d'exemple plus dramatique de cela qu'une étoile filante.

Une étoile filante est un météore qui frappe l'atmosphère terrestre. Il voyage si vite (souvent plus de 10 kilomètres par seconde), la chaleur intense causée par le taux énorme de collisions avec les particules d'air commence à le brûler et, dans la plupart des cas, il se vaporise bien avant d'atteindre la terre.

Les engins spatiaux courent le même risque en rentrant dans l'atmosphère terrestre.

"La navette spatiale est recouverte de carreaux de céramique car la vitesse à laquelle l'énergie est transmise aux molécules d'air élève énormément sa température. Vous avez besoin de carreaux de céramique pouvant résister à des milliers de degrés, ou bien tu fais frire."