Je hoeft niet voor een geweer te staan ​​om dezelfde weerstandsfysica in actie te zien - je kunt het zien door dagelijkse activiteiten zoals fietsen, of in je auto springen, of minder alledaagse activiteiten zoals een terugreis naar de ruimte.

En elke dag redt hetzelfde proces talloze levens, als de atmosfeer stopt, en in de meeste gevallen verdampt, meteoren terwijl ze vanuit de ruimte op ons afstormen.

Hoe een kogel te stoppen?

In de aflevering van Life on the Line, Todd Sampson wordt van dichtbij neergeschoten door een AK-47. Het is geen spoiler om te zeggen dat hij niet sterft, daarmee aantonend dat water, die 1000 keer dichter is dan lucht, zal een kogel opmerkelijk snel stoppen.

Professor Geoffrey Taylor, van de Universiteit van Melbourne, zegt dat weerstand (ook bekend als weerstand) kan worden beschreven als een reeks botsingen.

"Terwijl de kogel door het water gaat, dissipeert hij zijn energie in heel veel botsingen met squillions en squillions atomen - elk neemt slechts een kleine hoeveelheid energie weg, " zegt professor Taylor, die wetenschappelijk advies gaf voor de aflevering.

Elke keer dat de kogel een watermolecuul raakt, een deel van de energie die de kogel voortstuwt, wordt overgebracht naar het watermolecuul. Wanneer alle energie die de kogel naar voren beweegt, is overgedragen door botsingen, de kogel stopt.

Watermoleculen zitten veel dichter op elkaar dan luchtmoleculen en dus in water, er zijn veel meer botsingen als de kogel naar voren beweegt, en de kogel stopt veel sneller.

"De fysica die ingaat op het feit dat hij niet zal worden gedood door de AK-47, is dezelfde fysica die we gebruiken om de efficiëntie van auto's te verbeteren, en het is dezelfde fysica die fietsers helpt de meest efficiënte rijhouding te vinden, ' zegt professor Taylor.

Terwijl de aflevering, waarin ook Olympisch medaillewinnaar en wiskundige Cameron McEvoy te zien is, toont het effect aan dat verschillende vloeistoffen hebben op de weerstand, Professor Taylor zegt dat we ook rekening moeten houden met andere eigenschappen, zoals de vorm van het bewegende object, zijn snelheid, en de hoeveelheid energie die het draagt.

Vorm – strakke beats blokkerig

De vorm van een kogel is zo ontworpen dat, als het door de lucht beweegt, het botst met zo min mogelijk luchtdeeltjes, en elke botsing brengt de minste hoeveelheid energie over.

Stel je een biljartbal voor die van een andere bal afkijkt en vergelijk dat met het raken van één bal. De kijkende bal behoudt het grootste deel van zijn energie en snelheid, terwijl de frontale botsing de bal dood kan stoppen.

Een kogelachtige vorm zorgt voor meer flitsende botsingen en minder frontale botsingen dan een vorm die in de rijrichting plat is. Het reist dus veel verder voordat het zijn energie verliest. Moderne auto's zijn op dezelfde manier ontworpen om een ​​gestroomlijnde vorm aan te nemen, waardoor ze sneller kunnen reizen en minder brandstof verbruiken.

"Als je kijkt naar de efficiëntie van auto's en hun ontwerp, aerodynamica is erg belangrijk, Professor Taylor zegt. "Bij het rijden op open wegen heeft de vorm een ​​enorme invloed op het brandstofverbruik.

"Neem een ​​sportwagen; hij is aerodynamisch en laag bij de grond, en neem dan een SUV; het kan ook een aerodynamische vorm hebben, maar hij zit hoger. Je kunt onmogelijk, al het andere gelijk is, dezelfde brandstofefficiëntie hebben.

"Het is dezelfde reden waarom fietsers die een tijdrit doen, in een gehurkte positie gaan zitten om het gebied dat met de wind is geconfronteerd te verkleinen."

Snelheid - hoe sneller je gaat, hoe hoger de weerstand

Een enthousiaste fietser, Professor Taylor is zich maar al te goed bewust van verzet in actie. Hij zegt op lage snelheid, luchtweerstand is slechts een klein onderdeel van de krachten die op de fietser werken, en wrijving van de weg heeft meer een vertragend effect.

"Maar bij 30 km/u, windweerstand wordt de dominante kracht, ’ zegt professor Taylor.

"Iedereen die op een fiets heeft gereden, weet dat als je een heuvel afdaalt en rechtop zit, de kracht van de lucht op je borst enorm is."

En voor professionele wielrenners, die snelheden bereiken van meer dan 60 km/u, windweerstand is een enorme belemmering. Zelfs een kleine verandering in weerstand kan leiden tot een grote impact op de prestaties, vandaar de body-hugging Lycra en gestroomlijnde helmen gedragen door wielrenners, evenals de ongemakkelijk uitziende rijpositie.

"Het is absoluut essentieel voor deze jongens om windtunnels in te gaan en naar hun posities te kijken. en hun zithoogte hier of daar een millimeter aanpassen, en hun stuur hier of daar een millimeter, ' zegt professor Taylor.

Energie – elke botsing produceert warmte

Hoe sneller iets reist, hoe meer energie het heeft, en dus hoe meer energie er moet worden overgedragen door botsingen om het te vertragen. Er is geen dramatischer voorbeeld hiervan dan een vallende ster.

Een vallende ster is een meteoor die de atmosfeer van de aarde raakt. Het reist zo snel (vaak meer dan 10 kilometer per seconde), de intense hitte veroorzaakt door het enorme aantal botsingen met luchtdeeltjes begint het te verbranden en, in de meeste gevallen, het verdampt ruim voordat het de aarde raakt.

Ruimtevaartuigen lopen hetzelfde risico bij het opnieuw binnengaan van de atmosfeer van de aarde.

"De Space Shuttle is bedekt met keramische tegels omdat de snelheid waarmee energie wordt afgegeven aan luchtmoleculen de temperatuur enorm doet stijgen. Je hebt keramische tegels nodig die duizenden graden kunnen weerstaan, of anders bak je."