Механика
Секреты родео: как удержаться на разъяренном быке с точки зрения физики?
Возможно вам в фильмах (а может быть и в жизни) приходилось видеть, как ковбой пытается оседлать быка. Но вы наверняка не догадывались, какие именно секреты опытного ковбоя объясняет физика? Попробуем разобраться.
Секрет №1
Кроме того, чтобы крепко держаться, можно попробовать еще несколько приемов. Для того, чтобы раскрыть первую тайну родео, нам понадобится вспомнить закон сохранения импульса. Он говорит нам о том, что при отсутствии внешних сил, импульс системы должен сохраняться. А импульс – это мера движения тела. Получается, что, чтобы уменьшить импульс, который бык будет передавать наезднику, ему нужно двигаться в противоположную сторону, которую ему навязывает бык.
Кроме того, чтобы крепко держаться, можно попробовать еще несколько приемов. Для того, чтобы раскрыть первую тайну родео, нам понадобится вспомнить закон сохранения импульса. Он говорит нам о том, что при отсутствии внешних сил, импульс системы должен сохраняться. А импульс – это мера движения тела. Получается, что, чтобы уменьшить импульс, который бык будет передавать наезднику, ему нужно двигаться в противоположную сторону, которую ему навязывает бык.
$$
m_{\text {быка}} \vec{v}_{\text {быка}}+m_{\text {ковбоя}} \vec{v}_{\text {ковбоя}}=\left(m_{\text {быка}}+m_{\text {ковбоя}}\right) \vec{u}_{\text {общ}} = const
$$
Если бык двигается вправо, то двигайтесь влево
(и наоборот)
(и наоборот)
Секрет №2
Вам может показаться, что самой выгодной тактикой будет прижаться к быку как можно ближе, чтобы он не мог вас с себя стряхнуть. Но увы, это не так. Как раз наоборот. Наверняка вы видели в фильмах, как ковбой вскидывает одну руку наверх. Таким образом быку будет сложнее перевернуть ковбоя, которому в свою очередь будет проще держать равновесие.
У этого есть, конечно же, физическое обоснование. Когда ковбой поднимает руку, то его момент инерции (т.е. мера инерции при вращательном движении) увеличивается. То же самое вы видите, например, в фигурном катании: когда фигуристка прижимает руки к себе, то начинает вращаться гораздо быстрее(момент инерции уменьшается); когда разводит руки – вращается медленнее(момент инерции увеличивается). Здесь работает тот же принцип.
Вам может показаться, что самой выгодной тактикой будет прижаться к быку как можно ближе, чтобы он не мог вас с себя стряхнуть. Но увы, это не так. Как раз наоборот. Наверняка вы видели в фильмах, как ковбой вскидывает одну руку наверх. Таким образом быку будет сложнее перевернуть ковбоя, которому в свою очередь будет проще держать равновесие.
У этого есть, конечно же, физическое обоснование. Когда ковбой поднимает руку, то его момент инерции (т.е. мера инерции при вращательном движении) увеличивается. То же самое вы видите, например, в фигурном катании: когда фигуристка прижимает руки к себе, то начинает вращаться гораздо быстрее(момент инерции уменьшается); когда разводит руки – вращается медленнее(момент инерции увеличивается). Здесь работает тот же принцип.
$$
I=\sum_{i=1}^N m_i r_i^2
$$
mi - масса элемента
ri - радиус-вектор (расстояние) от элемента до оси вращения
ri - радиус-вектор (расстояние) от элемента до оси вращения
Иллюстрация из [2]
Поднимите одну руку вверх!
Секрет №3
Третий секрет кроется в шляпе. Буквально. Если ковбой будет держать шляпу в руке, то она будет выполнять роль “мини-парашюта”, что тоже, хоть и немного, но упростит задачу ковбою.
Под парашютом (в нашем случае - под шляпой) образуется сила противодействия воздуху, которая уменьшает скорость ковбоя и позволяет ему лучше держаться в седле.
Третий секрет кроется в шляпе. Буквально. Если ковбой будет держать шляпу в руке, то она будет выполнять роль “мини-парашюта”, что тоже, хоть и немного, но упростит задачу ковбою.
Под парашютом (в нашем случае - под шляпой) образуется сила противодействия воздуху, которая уменьшает скорость ковбоя и позволяет ему лучше держаться в седле.
Не забывайте шляпу! И держите ее в руках!
Список литературы:
- Новый физический фейерверк. Сборник качественных задач по физике. Джирл Уокер, 2019
- Е.А. Стеблецов, И.И. Болдырев. Основы биомеханики: Геометрия масс, 2021
- Официальный сайт государственной корпорации «Ростех». Просто о сложном. Парашют.
Автор: Тобольченко Екатерина, студентка физического факультета МГУ
