Нестандартный подход: как блогер арендовал вертолет, чтобы решить задачку по физике
Эта задача впервые появилась на квалификационном экзамене 2014 года для американских физиков. Звучит она так: «Вертолет летит горизонтально с постоянной скоростью. Совершенно гибкий однородный трос подвешен под вертолетом. Воздушным трением о трос нельзя пренебречь. Какая из следующих диаграмм лучше всего показывает форму троса, когда вертолет летит по воздуху вправо?»
Вот варианты ответов, которые были предложены испытуемым:
- A: Канат будет висеть прямо
- B: Канат вытянется прямо под углом к направлению движения вертолета
- C: Канат вытянется дугой с кривизной вверх
- D: Канат вытянется дугой с кривизной вниз
- E: Канат вытянется в виде буквы S
Опрос, проведенный Дереком Мюллером, автором YouTube-канала Veritasium, показал, что большинство людей считают правильным ответ C. Далее следуют ответы B и D. В видеоролике Мюллер позаимствовал настоящий вертолет и привязал к нему веревку. Блогер указывает, что на веревку действуют две внешние силы: гравитация тянет ее вниз, а сопротивление воздуха перемещает ее влево.
Блогер попросил пилота поддерживать скорость 160 км/ч. Сам трос при этом имел длину 16 метров. При полете с постоянной скоростью сила гравитации и сопротивление воздуха должны быть уравновешены натяжением троса.
Блогер даже подключал к веревке парашюты и гири по отдельности, чтобы найти правильное решение. В конце видеоролика о решении проблем с вертолетом и веревкой он говорит, что ответ может быть B, C или D, в зависимости от того, что прикреплено к веревке. Однако если веревка висит без груза, как показано в постановке задачи, правильным ответом будет вариант B. Этот ответ и дан в решении. Логичным будет предположить именно такой вариант — достаточно посмотреть, как ведет себя веревка без груза, высунутая из окна автомобиля, которые едет с постоянной скоростью. В этом случае на веревку оказываются все те же самые силы.
