Как быстро шар для боулинга, сброшенный в воду, достигнет дна Марианской впадины?

Мозгоштурм

Видеоуроки - 7 класс
Тесты - 7 класс

Видеоуроки - 8 класс
Тесты - 8 класс

Видеоуроки - 9 класс
Тесты - 9 класс

Видеоуроки - 10 класс
Тесты - 10 класс

Видеоуроки - 11 класс
Тесты - 11 класс


Как быстро шар для боулинга, сброшенный в воду, достигнет дна Марианской впадины?

«В Матрице твоё сознание меняется, но ты по-прежнему остаешься физиком...»

Неверие и сомнения отбрось — очисти свой мозг для осознания нестандартных вопросов!
Присоединяйтесь к научным размышлениям!

Серьезные ответы физика на абсурдные гипотетические вопросы, возникающие порой у взрослых и детей.
Глава из книги "А что, если...?".
Автор: Рэндалл Монро — физик и программист.

Ранее
Оглавление
Далее

Вы находитесь в лодке прямо над Марианской впадиной. Если вы сбросите семикилограммовый шар для боулинга за борт, как быстро он достигнет дна?

Хорошо, что вы указали вес, ведь есть один неожиданный нюанс:z
Большинство шаров для боулинга не тонут.

И это правда. У всех шаров примерно одинаковый объем, так что они вытесняют одинаковый вес морской воды — 5,5 кг. Но их собственный вес существенно различается: от 2,7 кг (вес «шестерки») до 7,25 кг (шар номер 16). Утонут лишь те шары, вес которых превышает 5,5 кг или 12,13 фунта.

«Погодите-ка! — скажут читающие нас опытные игроки в боулинг. — Бóльшая часть шаров приходится на тяжелую часть этого диапазона. Мужские шары обычно весят от 14 до 16 фунтов, женские — от 10 до 14. Может, средний женский шар и плавает, но средний шар в целом, несомненно, тонет».

Для опытных игроков это, безусловно, так, но для любителей может быть лучше определить «средний» шар исходя из набора шаров на стойке в ближайшем кегельбане. На прокатных шарах часто пишут их вес, так что вместо похода в кегельбан я отобрал все фотографии шаров для боулинга на Flickrʼе и подсчитал те из них, где вес виден. Среднее значение получилось равным 10½ фунта (4,7 кг).

Так что уж для большей части людей средний шар для боулинга среди всех, прошедших через руки, вероятно, будет держаться на плаву. Это, во всяком случае, показывает, что встречающееся в нескольких англоязычных книгах выражение «пошел ко дну, как шар для боулинга» выбрано неудачно.

Шар Дага весит 7 кг, и этого вполне достаточно, чтобы он утонул в океане. Как быстро он будет погружаться?

Малые сферические тела, падающие в вязких (липких) жидкостях (таких, как гель для волос), демонстрируют странное поведение, а иногда и сложные колебания. Но шары для боулинга, утонув в воде, падают почти вертикально. Скорость их погружения определяется формулой лобового сопротивления и весом (с учетом плавучести). Для шара Дага конечная скорость будет примерно 1,3 метра в секунду. Это означает, что шар достигнет дна через 2 часа и 20 минут. Этого с избытком хватит, чтобы насладиться двухчасовым фильмом.

13-й шар (весом 5,9 кг) весьма близок к нейтральной плавучести и достиг бы дна за четыре с половиной часа. Шар, целиком отлитый из железа, напротив, опустится на дно за полчаса.

Для свинцового шара путь займет 23 минуты, а золотого — всего 17. Хотя, должен сказать, что полностью золотой шар для боулинга перевесит даже среднего игрока в боулинг. Если мы сделаем шар из чистого осмия — самого тяжелого природного элемента, — он будет весить 120 кг и доберется до дна Марианской впадины лишь за 16 минут.

А что, если вы ошиблись с весом? Вдруг это семь фунтов, а не килограмм? Или шар в 4,8 килограмма - «средний» шар для боулинга столько и весит.

Раз так, он вовсе не достигнет дна. Напротив, шар будет дрейфовать по течению. Мы можем прикинуть маршрут движения пластика в океане. Наш шар сначала поплывет на запад, минуя Лусон на Филиппинах. Затем, наверное, на север вдоль побережья Китая, свернет направо у Японии и направится к Тихому океану.

Где-то летом 2018 года он увидит берег Калифорнии. Скорее всего, шар некоторое время будет плыть по береговой линии, пока не скроется в Большом тихоокеанском мусорном пятне.

Впрочем, возможно, шар просто выбросит на берег. Если за эти три года Даг доплывет от Марианских островов до Лос-Анджелеса, отыщет там тихую бухточку и выставит под водой, у самой поверхности десять тщательно уравновешенных кеглей, у него будет крохотный, малюсенький шанс…

Источник: Bowling Ball, chtoes.li, CC BY-NC 2.5

«Догадываюсь, к концу страницы ты чувствуешь себя Алисой, падающей в кроличью нору…»

Ранее
Оглавление
Далее