Légy az autóban

Ti mit gondoltok? Kell egy 90 km/h-val száguldó autó légterében röpködő légynek 90 km/h-val repülnie ahhoz, hogy úgy tűnjön az autóban ülők számára, mintha egy helyben repülne? Ezt a kérdést boncolgattuk hazafelé jövet kedvesemmel, és mivel a légynek nem esett nagyon nehezére, hogy az autón belül repüljön, ráadásul azt meg nem hisszük el, hogy a vállunkról felszállva 0 idő alatt gyorsul fel az autó sebességére, ezért a válasz valószínűleg az, hogy nem kell a légynek olyan sebességgel repülni, mint amilyennel az autó száguld. De miért is nem? Kérdésünkre fizikus kollégám válaszol:

- Mi suhan át a szúnyog agyán, miközben kivülről nekiütközik a 90 km/h-val száguldó Trabant szélvédőjének?
- ????
- A segge! :o))

A fenti példával a Newton törvényeket akartam némiképpen szemléltetni, melyet amúgy is kénytelen vagyok emlegetni a száguldó autó - kontra gyanútlanul röpködő légy esetét leíró rövid tanulmányban.

Az erőhatás nagysága attól függ, milyen nagy a gyorsulás és mekkora a tömeg (F=m.a). Ha fának ütközünk, betörik a fejünk, ha szénakazalnak, akkor nem. Ezért van az, hogy az űrhajó indításakor a nagy gyorsulás ellen védeni kell az asztronautát. A Trabant gyorsulásától a pilótát nem kell különösebben védeni :-)

Ha már a rendszer felgyorsult ennek egyes részei tökéletesen együtt mozognak (kezünk, lábunk, fenekünk stb), ugyanúgy, mint bármely kezümkben lévő tárgy, nincs semmiféle extra erőhatás egyenes vonalú egyenletes mozgás esetén. Ha egy sebesen mozgó autóban feldobjuk az öngyújtót, nem fogja kiverni a hátsó ablakot, mert ugyanaz a sebessége, mint az autónak. Az orbitális pályán keringő űrállomás sem tesz kárt az űrsétát végző űrhajósban, a "köldökzsinór" sem szakad el, mert azonos a sebességük.

Ennyi példa után visszatérve a légy és az autó esetére. Együtt gyorsultak fel az adott sebességre, együtt mozognak. Az zárt autóban lévő levegő is besegít, a légy vígan repkedhet, mert a levegő is ugyanúgy mozog. (Megjegyzem, más a helyzet, ha az ablak ki van nyitva) A zárt autóban a légnomás mindenütt azonos, és nagyon gyorsan ki tud egyenlítődni a nyomás kisebb anomáliák esetén is, vagyis nem történhet meg, hogy gyorsuló autóban a vezető levegő után kapkod, a hátul ülőknek pedig piros a fejük az oda szoruló levegőtől.

Összegezve, a légy vidáman döngicsélhet körülöttünk, a szúnyog vérszomjasan tud csipkedni, ugyanúgy, mintha az autó álló helyzetben lenne.

Záró példa következik. (Annak ellenőrzésére, hogy az eddigiek teljesen világosak voltak-e.)

Valaki azt a feladatot kapja, hogy szállitson el 6 tonna papagályt egy kamionban egy távoli helyre, de a feladat eléggé aggályosnak tűnik, ugyanis a kamion csak 3 tonna teher szállítására alkalmas. Az eszes kocsikísérő ötlete az, hogy ő majd a kocsiszekrényt egy bunkós bottal folyamatosan üti-veri, így a papagályoknak cirka fele állandóan a levegőben repked, ezért a kamion terhelése teljesen rendben lesz.
Kérdésünk: igaza van-e (természetesen az egész elvi jellegű kísérletnek számít)

Válasz: Semmiképpen sem jó a válasz, hiszen a madarak elrugaszkodása is erőt képvisel, másrészt Archimédesz törvénye a gázokra is igaz, azért amennyi súlyú levegőt kiszorítanak, annyi erővel "támaszkodnak" is a levegőre, vagyis továbbra is 6 tonnának megfelelő súllyal terheilk a futóművet.

Üdvözlettel: Juhász Zoltán nyugdíjas fizika tanár