Пару днів тому в мережі з'явився трейлер чергового фільму серії «Людина-павук». Здавалося б, чим це могло нас зацікавити? Але в п'ятницю на вийшов докладний розбір однієї зі сцен трейлера з точки зору фізики. Основну увагу блогер Ретт Аллейн, професор Південно-Східного університету Луїзіани і автор замітки, приділив епічному і безумовно супергеройському стрибку головного героя на пором «Статен-Айленд Феррі». Сам стрибок відбувається наприкінці першої хвилини трейлера.
Головною зачіпкою блогера в кадрі став впізнаваний пором «Еліс Остен», чий корпус налічує 63 метри в довжину. Знаючи це, нічого не варто розрахувати параметри стрибка. За допомогою нехитрої програми для аналізу відео блогер побудував траєкторію Людини-павука і вирахував вертикальні і горизонтальні компоненти швидкості. Стрибок добре описується параболою вільного падіння - без урахування опору повітря. Горизонтальна швидкість при цьому залишається постійною, в даному випадку - близько 7,6 метра в секунду. Це, до речі, 27 кілометрів на годину. Не так вже й багато, Усейн Болт, наприклад, розганявся до 44 кілометрів на годину.
Зате через прискорення вільного падіння при цьому змінюється вертикальна швидкість. Тут виникає невелика нестиковка з реальним світом. Зі шкільних часів багато хто пам'ятає, що g = 9,8 метра на секунду в квадраті. А в трейлері, за підрахунками блогера, прискорення дорівнює приблизно 7,8 метра на секунду в квадраті. Пояснити це можна легким ефектом слоу-моушн - час у кадрі тече приблизно в 1,12 рази повільніше, ніж у житті. Правда, тоді справжня швидкість підросте до 30 кілометрів на годину.
Все стає трохи серйозніше, коли нам показують сцену приземлення Людини-павука на палубу порома. Ретт Аллейн окремо оцінив швидкість супергероя в нижній траєкторії за кількома кадрами - близько 11 метрів на секунду, або приблизно 40 кілометрів на годину. За словами блогера, і це не дуже багато - еквівалентно стрибку з шестиметрової висоти. Але варто відзначити пару моментів.
По-перше, що таке 11 метрів на секунду вертикальної швидкості? Звичайний парашут забезпечує вертикальну швидкість зниження менше п'яти метрів в секунду - це безпечне зниження. Запасний парашут відповідає зниженню зі швидкістю близько восьми метрів на секунду - при цьому він не гарантує, що всі ваші кістки і суглоби після посадки залишаться цілими (зате гарантує виживання). Вертикальна швидкість 11 метрів на секунду - вже заявка на травму, але ми ж говоримо про супергероїв.
По-друге уважно подивіться, як приземляється Пітер Паркер - відразу на дві напівсогнуті ноги, практично не переміщаючись вперед або назад. Це означає, що весь його імпульс переходить в імпульс сили реакції опори за час приземлення (скажімо, час зниження швидкості від 11 метрів на секунду до нуля). Трохи розширимо обчислення блогера і оцінимо, яка сила при цьому діє на дві супергеройські ноги.
Δp=FΔt
Оцінимо вагу Людини-павука в 60 кілограм, вертикальна швидкість становить 11 метрів на секунду, час гальмування (спасибі графікам Ретта Аллена) - близько 0,1 секунди. Це означає, що сила досягає значення 6600 ньютонів. У більш зрозумілих величинах це вантаж в 660 кілограм, який статично тисне на кістки супергероя цілу сотню мілісекунд. Тепер згадаємо про горизонтальну швидкість в додаткові 7,6 метра в секунду, яка теж гаситься в момент падіння. І не забудемо про легкий слоу-моушн, що додає ще 12 відсотків до цих числа. І переглянемо сцену приземлення, яка, відверто кажучи, тепер змушує трохи поїсти.
До речі, в паркурі при стрибках з великої висоти при приземленні роблять кувирок вперед - саме для того, щоб знизити силу реакції опори. Для невеликої висоти можна приземлятися так, як це робить на відео Пітер Паркер - використовуючи для гасіння згинання колінного суглоба і упор на руки. З висоти шість метрів і краще не стрибати взагалі, якщо ви, звичайно, не Давид Белль (засновник паркуру).
Судячи з того, як легко Людина-павук переносить подібні стрибки (бадьоро підстрибуючи і кидаючись у бійку), його кістки принаймні в пару разів міцніші, ніж у середньої людини. Тож радіоактивні павуки - це не тільки швидка реакція і лазити по стінах. Але в цілому всі параметри цієї епічної сцени не виглядають такими вже неймовірними. Щоправда, буквально через кілька секунд після неї нам показують, як Пітер Паркер намагається утримати руками пором, що розвалюється на дві частини. Ось це вже зовсім інша історія.
Ретт Аллейн досліджує фізику в кінематографі не перший рік. Наприклад, пару років тому він написав статтю, в якій вирахував вагу магістра Йоди на основі однієї сцени з фільму. Спойлер: він виявився негативним.