С какой скоростью должен бежать по воде человек, чтобы бежать по воде?
Вопрос, по моему, не совсем корректен — скорость передвижения параллельно поверхности воды роли не играет — у человека же нет крыльев (подводных), чтобы его выталкивало из воды с разной силой в зависимости от скорости. Тут играет роль зависимость сопротивления жидкости от скорости движения тела в нем. Соответственно, если человек будет интенсивно «топтаться» — скорость его движения в вертикальном направлении может быть настолько велика, что сопротивление воды не позволит ноге погрузиться (при этом человеку не запрещается перемещаться в горизонтальной плоскости как ему вздумается)
Остальные ответы
Скажем так очень — очень быстро и даже быстрее.
Сергей АникеевУченик (207) 2 года назад
скоростью звука или света)))
около 300 км/ч
Сергей МасныкУченик (107) 6 лет назад
и?? Гепард бежит с такой скоростью))) Бред это 11 или 8 км в секунду нужно бежать..
коэффициент сцепления с водой не позволит разогнаться до такой скорости
С какой скоростью нужно бежать по воздуху,чтобы бежать по воздуху?
Около 200-300 км/ч!! ! Мне кажется нужно сравнить плотность воды и вещества по которому человек может пердвигаться с определнной скоростью и не прваливаться, и потом получившийся коэффициент поделить на плотност воды! Хотя скорее всего я что то напутал с расчтами!:)
С какой частотой надо махать руками, чтобы взлететь?
На скорости 80-100 км в час водный лыжник уже может сбросить лыжи и отталкиваться от воды только ступнями.Это уже примерно тоже самое ,что бежать по воде.
Сергей МасныкУченик (107) 6 лет назад
Это бред полный. Человек должен бежать со скоростью света))
К сожалению, это не имеет практического значения, а в теории. в зависимости от того Байкалу или Мертвому морю он будет бежать, от массы его тела и еще многих других факторов. Правда цифры будут колебаться в районе десятых. Примерно со скоростью 273 км/ч (+/- 30 — грубо). Но это не предел человеческой фантазии. Мой друг, в свое время, рассчитал с какой скоростью должен махать человек ушами, чтобы взлететь! 🙂
Игорь ЕрофеевЗнаток (368) 9 лет назад
вообще то самый главный фактор в том что при давлении на воду на скорости, ее вязкость будет увеличивается. Так что для бегуна двигающегося со скоростью 80-100км в час вода будет более твердой, т. е сопротивление будет увеличиваться не пропорционально скорости.
Alkatraz 2.0Ученик (108) 6 лет назад
А не могли бы вы скинуть формулу рассвета скорости бега по воде?
Вы меня извините, что не по теме. Очень понравились ответы. Это просто супер! Теперь понятно что нам в космос , -да запросто!
Скорость примерно должна быть 10 шагов / секунду. Это зависит не только от скорости, но и от положения ступни. Она должна быть полностью параллельна поверхности жидкости, по которой Вы собираетесь бежать. Удачи
Бег по воде
Когда человек наконец-то выберется из своей земной колыбели и начнет освоение других планет, он встретится с множеством неожиданностей, порой приятных. Например, превратив Луну в город-сад — накрыв ее куполами, разбив под ними рощи и плантации, запустив систему искусственных водоемов, — он сможет перемещаться по такой внеземной воде, как посуху. Впрочем, не только на Луне, но и на марсианских спутниках, на Титане и на прочих планетах с малой силой тяжести: там и для человека будут работать механизмы, позволяющие бегать по воде земным животным, самые тяжелые из которых — ящерица василиск и птица поганка.
Вывод о способности человека бегать по воде хотя бы в инопланетных условиях следует из работы лауреатов Игнобелевской премии 2013 года по физике: коллектив, возглавляемый Юрием Иваненко из римского Института госпитализации и научного ухода за пациентами, изучал бег человека по воде при пониженной гравитации («PLoS ONE», 2012, 7, 7, e37300; doi:10.1371/journal.pone.0037300). Участника эксперимента подвешивали на парашютных стропах к пневматическому устройству, которое было отрегулировано так, чтобы вес человека оказался в пределах 10—25% от обычного. На ноги ему надевали небольшие ласты, после чего он пробовал выполнять бег на месте в небольшом бассейне.
Вода может удерживать на поверхности бегущее тело за счет двух сил. Первая — сила поверхностного натяжения. Именно ее используют водомерки, которые не только прекрасно скользят по водной глади, но и могут застывать на месте. Эта сила применима к существам легчайшим. Другая сила гораздо сложнее; она существует только в динамике —с ее помощью на воде не постоишь. А порождает ее вязкость, которая препятствует телу погружаться в жидкость. Величина этой силы зависит от множества факторов, но главнейший из них — скорость, с которой движется тело. Чем больше скорость, тем труднее телу утонуть. Так, если бы человек бежал, как быстрый автомобиль, преодолевая 30 метров за секунду, он бы в воду не провалился. Жаль, что на такой бег у нас нет сил. А вот василиск, весящий десятки граммов, — не тонет, а отважно семенит задними лапками с частотой 7 Гц, перебегая через реку. Правда, чем больше и, стало быть, тяжелее ящерица, тем менее уверенно она это делает. Крупная (полтора килограмма) западноамериканская поганка бегает совсем недалеко — на десяток-другой метров, причем исполняет сей трюк в качестве брачного танца.
Но вот человек, подвешенный на стропах, бежал совсем неплохо. На сатурнианском спутнике Энцеладе с гравитацией примерно 0,1 от земной — совсем легко: все шестеро участников сумели не утонуть. На Луне (0,16 g) с задачей справились четверо. На Ио с 0,19 g половине пришлось трудно. Ну а пределом оказалась гравитация 0,22 от земной — лишь один участник сумел удержаться на воде. Частота же движения их ног достигала 1,5—2 Гц: до василиска далековато.
Этот опыт показал, что по лунным морям, когда их зальют водой, колонисты бегать смогут. Но неужели этого никогда не удастся сделать на Земле? Почему бы и нет: немного смекалки, и решение задачи можно найти, не прибегая к мистическим процедурам. Это сделали Пар Один Лотман и Энди Руина из финского университета Аландских островов. Они решили взять ласты побольше, но для начала, использовав своеобразную версию принципа относительности, построили в бассейне плавучую дорожку из деревянных щитов размером в квадратный метр. Если человек вставал на такой щит, он непременно тонул. Но вот если бежал… Если бежал аккуратно, приноровившись наступать в центр щита, — тогда человек успешно пробегал от одного конца бассейна до другого, лишь замочив ноги. Северные рыбаки порой так и поступают, когда надо пройти между раскрошившимися льдинами. Тут главное — делать все быстро и не останавливаться. Наверное, надев на ноги такие щиты и потренировавшись, можно приспособиться и к водному бегу на длинные дистанции без всяких предварительно приготовленных дорожек.
Тема бега по воде сильно занимает создателей водобегающих роботов. Первого из них в 2008 году сделали Хьюн Су Парк, Стивен Флойд и Метин Сети из питтсбургского Университета Карнеги Мэллона. Он весил 60 граммов, имел четыре ноги, а его ступни при вытаскивании из воды складывались, чтобы уменьшить сопротивление, — именно так бегает поганка. Если робот бежал слишком быстро, он опрокидывался — сказывался малый момент инерции, а увеличить его нельзя, иначе вода не удержит. При малой скорости робот тонул. Оптимальным оказался интервал 7—12 Гц — как у василиска, тем более что и весит он примерно столько же. Еще исследователи отметили неустойчивость в движении робота, если он идет иноходью. В 2013 году сотрудники Академии наук КНР во главе с Сюй Линьсэнь сделали двуногого робота весом 320 граммов, но они пошли на хитрость — ступнями ему служили пенопластовые пластинки. Шестиногий робот, сделанный в Южной Корее в 2015 году, также бегал на поплавках, причем одинаково успешно по суше и по воде — скорость достигла полуметра в секунду. Нельзя сказать, что это честное соревнование поплавки были такими большими, что робот не тонул, даже неподвижно стоя на воде.
Превращение наземного скакуна в водного
Эти роботы, так же, как и новинка 2015 года — робот-водомерка, — представляют собой копии живых существ. Однако успешные технические устройства, как правило, аналогов в природе не имеют, вспомним изобретение колеса. Именно такой, неизведанный путь выбрали исследователи из Триестского университета во главе с Паоло Галлиной: они решили сделать прыгающего водяного робота («Robotica», март 2015, 1—18; doi: 10.1017/S0263574714002495). Прототипом послужил тренажер «кузнечик» или PoGo-Stick (палка от компании Полманна и Гоппеля). В сущности, это действительно палка. Наверху у нее ручка, в нижней части — платформа, а еще ниже расположена пружина. Стоя на платформе, человек двигает ее вверх-вниз своим телом и так скачет. Но как «кузнечик» сможет прыгать по водной поверхности? При большой скорости движения и вода будет твердью. Исследователи сделали нижний наконечник палки в виде конуса: чтобы легко входил в воду, быстро тормозился и так же легко выходил из нее. И оказалось, что при правильном сочетании угла конуса и жесткости пружины такой «кузнечик» скакал по воде. В опытах «кузнечика» весом в полтора килограмма бросали в воду, и двигатель начинал работать как человек. Спустя 22 секунды пружина развивала такую амплитуду скачков, что низ конуса оказывался выше поверхности воды, так продолжалось еще 23 секунды, и только затем прыгун тонул.
Как видно, раз счет пошел уже на килограммы, значит, прогресс налицо. Поэтому не исключено, что по лунным озерам мы действительно будем бегать, а по земным — все-таки скакать.
Василиск научит человека ходить по воде?
С самых древних времен люди мечтали о том, чтобы ходить по воде и не тонуть при этом. Такой способ преодоления водных пространств казался весьма желанным, поскольку при этом не нужно строить специальные приспособления, вроде кораблей. Способностями преодолевать водные просторы «в пешем строю» наделяли многих сказочных и легендарных персонажей, например библейского Иисуса Христа, античную Афродиту или эскимосского ворона Кутха.
Фото: Фото: AP
Самое интересное, что, с точки зрения физиков, ходить по воде вполне возможно. Как мы помним, поверхность любой водной глади представляет собой натянутую пленку, вроде ледяного катка. Однако она чрезвычайно тонкая и при малейшем давлении на нее сразу же рвется. Именно поэтому человек и не может преодолевать моря и реки пешком — он слишком тяжел и своим весом моментально продавливает пленку поверхности.
Однако мечта о том, чтобы «… ходить по воде, аки по суху…» не оставляла людей даже тогда, когда они научились строить самые совершенные корабли. Может быть, именно она и привела к созданию судов на воздушной подушке. Первое такое плавсредство сконструировал отечественный инженер Владимиром Левков в 1935 году, хотя сам принцип был открыт намного раньше известным российским ученым Константином Циолковским.
Суть его заключается в следующем — на корабле устанавливаются специальные устройства, нагнетающие воздух под его днище. В результате между поверхностью воды и дном судна образуется воздушная прослойка, приподнимающая корабль над поверхностью. Это позволяет исключить трение о воду, которое, как известно, весьма снижает скорость движения.
Суда на воздушной подушке произвели революционный переворот во всем мировом мореплавании. Поскольку они как бы парят над поверхностной водной пленкой, то их можно использовать на мелководных несудоходных реках и озерах. Кроме того, они спокойно проходят над любыми мелями и рифами, им не нужны особые места для швартовки. Скорость их может достигать 200 километров в час — на такое не всякий водный транспорт способен.
Однако, как это часто бывает, построив судно на воздушной подушке, человек в очередной раз «изобрел велосипед». Дело в том, что подобный принцип передвижения по воде в природе уже давно практикуется. Его используют ящерицы из рода василиск (Basiliscus), обитающие в Центральной Америке, когда им нужно преодолевать водные препятствия.
Василиски вообще-то исключительно сухопутные существа. Большую часть времени они проводят на ветках деревьев, шустро бегая по ним в поисках листьев, плодов, насекомых и других мелких ящериц. На землю василиск спускается в основном для того, что бы попить или отложить яйца. Но именно там-то его чаще всего подстерегает опасность в виде змей или хищных млекопитающих.
Пестрая изумрудная окраска василиска, способная надежно спрятать эту ящерицу среди густой листвы, оказывается демаскирующим фактором на земле. Поэтому спрятаться внизу василиск не может. Убить своего противника взглядом, подобно своему сказочному тезке, эта весьма миролюбивая и робкая рептилия также не в состоянии. Остается искать спасения в бегстве.
Благо, бегает эта ящерица очень быстро — испуганный василиск может развивать скорость до 12 км/ч, причем он предпочитает, подобно динозаврам, совершать свои пробежки, встав на задние лапы. Вот как описывает бег данной рептилии американский зоолог А. Карр:
«Это был василиск — зеленый, как салат, с яркимиглазами, самец около 14 дюймов в длину… потеряв равновесие, он камнем упал в черную реку, сразу погрузился в воду, но через мгновение очутился на поверхности и побежал по воде. Передние лапы он нес перед собой, хвост изогнул кверху, а задними лапами молотил поверхность воды со скоростью пулемета. Быстрота шлепанья была столь значительна, что ящерица не тонула. Прежде чем мы успели сообразить, как он это делает, василиск достиг суши, взобрался на берег и юркнул сквозь ветки…».
Как видите, именно скорость помогает василиску бежать по поверхности воды. Позже ученые выяснили, что время, за которое василиск совершает полный шаг, составляет всего лишь 0,068 секунд, а на время отталкивания приходится 0,008 с. Неудивительно, что при таком коротком моменте контакта с поверхностью воды ящерица, вес которой обычно не превышает 150 грамм, просто не успевает продавить ее.
Ученые также определили, что в этот столь короткий интервал времени контакта с поверхностной пленкой водяные ямки, возникающие из-за ударов лап рептилии, ведут себя как твердое тело. Получается, что василиск на самом деле отталкивается как бы не от жидкости, а от камней. И это позволяет ему не погружаться в воду.
Тем не менее долго не могли выяснить, почему лапы ящерицы не прилипают к поверхности воды, ведь это всегда происходит с любым твердым предметом при смачивании. Прилипание должно заставить ящерицу увязнуть в жидкости. При этом ее скорость обязательно снизилась бы, и василиск через некоторое время непременно бы утонул. Однако этого не происходит потому, что рептилия использует вышеупомянутую воздушную подушку.
Когда василиск ставит лапу на поверхностную пленку, он особым образом изгибает ее, захватывая ступней немножко воздуха. Получается, что между его подошвой и водой образуется воздушная прослойка, которая препятствует намоканию и, следовательно, приклеиванию лапы к поверхности воды. Именно эта воздушная подушка и помогает животному преодолевать в «пешем строю» водные рубежи.
Однако дальше 40 метров эта ящерка по воде пробежать не может. Мышцы всех пресмыкающихся очень быстро устают, поэтому после бега на указанную дистанцию василиск снижает скорость. Но это вовсе не значит, что рептилия сразу же тонет. Василиск замечательно плавает как по воде, так и под водой, кроме того, может нырять на глубину до трех метров, задерживая при этом дыхание на 30 минут. Так что если перебежать реку не удается, остаток пути рептилия преодолевает вплавь.
Именно за эту замечательную способность жители Центральной Америки прозвали василиска «ящерицей Иисуса Христа». В Коста-Рике есть даже местная легенда, повествующая о том, что именно Спаситель наделил василиска чудесным даром бегать по воде после того, как тот помог ему скрыться от преследования врагов.
В заключении хочу ответить на возникший у многих в процессе чтения данной статьи вопрос: может ли человек, средний вес которого составляет 80 кг., пробежаться, подобно василиску, по поверхности воды?
На самом деле, может, если разовьет скорость около… 500км/ч! Как мы помним, даже знаменитые болиды, участвующие в гонках «Формула 1» не способны ездить так быстро. Но, может быть, в будущем, когда люди изобретут новые средства для допинга или разработают соответствующую систему тренировок, бег по воде станет реальностью…
Читайте также в рубрике «Наука и техника»
Какая нужна скорость чтобы бежать по воде
Есть такой набор физических задач от Капицы — всегда очень просто и заманчиво сформулированных, и при этом тяжелых, как я понимаю, даже для физиков; проверяющих способности к «физическому мышлению» (которого у меня начисто нет, и поэтому всегда остро ощущаю собственную несостоятельность, когда вижу этот список).
Список существует во многих версиях (еще в СССР публиковали во многих версиях): вот, например, 100 задач в книге 1966 года, а вот гораздо более обширный список из более чем 200 задач, а вот примерно он же по-английски.
На днях мне попалось обсуждение одной из этих задач: «18. Оцените порядок скорости, с которой человек должен бежать по воде, чтобы не тонуть.»
И один из ответов, которыми физики обменивались в дискуссии, был следующий: верхней границей можно считать скорость звука в воде (1.5 километра в секунду). Если бежать с этой скоростью, то вода ведет себя как твердое тело, и от нее можно отталкиваться и бежать себе.
И вот этот ответ мне хотелось бы понять лучше, может, поможете мне? Можно это объяснить «на пальцах» и «для чайников», почему жидкость, относительно которой движешься быстрее, чем скорость звука в ней, ведет себя как твердое тело? То есть, что происходит по-другому в момент столкновения с ней?
Я подумал было «молекулы воды не успевают убраться в сторону и поэтому достаточно сильно давят обратно», но потом решил, что это как-то нелогично: ведь при столкновении с твердым телом все равно в итоге участвует не только внешний слой его молекул, но и гораздо большая масса всего тела или соединенной с ним Земли, чтобы моя нога не продавила тело, а оттолкнулась от него. Т.е. все равно во время столкновения происходит какое-то распространение ударной волны внутри тела и обратный «толчок» силы на мою ногу? Или не так? А что происходит с жидкостью, по поверхности которой я мчусь со скоростью больше скорости звука?
(P.S. И ещё отдельно непонятно: принимая, что при скорости больше 1.5км/с вода ведет себя как твердое тело, все равно это кажется неприменимым к горизонтальной скорости именно бега, так ведь? Ведь при беге мы переставляем ноги одну за другой, но каждая ступня движением вниз создает неподвижный мгновенный контакт с землей и отталкивается от нее в этом неподвижном состоянии, а не скользит. Так что эта часть еще и отдельно непонятна. )