Что будет, если подпрыгнуть на крыше поезда: физика для любопытных

Итак, внутри вагона всё работает по законам инерции. Когда вы подпрыгиваете, вы не просто летите вверх. Вы по-прежнему несётесь вперёд с той же скоростью, что и поезд. Вы, ваши кроссовки и даже воздух вокруг — вся эта система движется как единое целое.

Воздух в салоне не стоит на месте — он мчится вместе с составом. Поэтому он не «дует вам в лицо» и не сносит назад. Сопротивление воздуха здесь ничтожно, ведь он ваш попутчик. Горизонтальная скорость прыгуна остаётся неизменной.

Вот и весь секрет: вы приземляетесь ровно туда, откуда стартовали. Пока поезд движется равномерно и прямо, вы — часть его мира.

А если машинист решит подшутить?

Всё, что мы только что обсудили, работает лишь в идеальных условиях: постоянная скорость, прямая как стрела путь. Но что, если в момент вашего полёта поезд начнёт ускоряться или, того хуже, резко затормозит?

Давайте смоделируем. Допустим, вы прыгнули в тот самый миг, когда состав тронулся с места и начал разгон до 80 км/ч. Поезд тяжеленный, разгоняется плавно — пусть за минуту. Ускорение будет небольшим, примерно 0.22 м/с². Но даже этого хватит! За те полсекунды, что вы в воздухе, вагон успеет проехать вперёд примерно на 11 сантиметров. И вы приземлитесь не на свою метку, а чуть ближе к хвосту состава. Чувствуете, как физика становится интереснее?

Сценарий похуже: дерните стоп-кран

А вот самое опасное — экстренное торможение. Здесь ускорение (вернее, замедление) огромно: поезд может остановиться за считанные секунды с ускорением около 2.67 м/с². Представили? Пассажиры с верхних полок летят вниз, багаж падает с сеток.

А теперь наш бесстрашный прыгун. Он оттолкнулся в самый последний миг перед торможением. На полсекунды он завис в воздухе, сохранив прежнюю скорость. За это время он по инерции пролетит вперёд относительно резко замедлившегося вагона… целых 1.34 метра! Но вряд ли он благополучно приземлится. Скорее всего, его ждёт жёсткая встреча с торцевой дверью тамбура. Вывод? Не прыгайте, когда поезд тормозит. Вообще.

И главный вопрос: что там, на крыше?

А вот на крыше царят совсем другие законы. Здесь вас уже не окружает «попутный» воздух. Навстречу несётся мощный поток, создавая серьёзное сопротивление. Сила трения о воздух становится реальным игроком.

Простыми словами: вас просто сдует. Даже если вам удастся оттолкнуться вертикально, встречный ветер моментально изменит вашу траекторию. Ни о каком приземлении на прежнее место речи не идёт — вас отбросит назад, к хвосту поезда, если не сбросит с крыши совсем. Так что этот эксперимент лучше оставить для воображения и нашей с вами беседы. Согласны?