Żadna część ciała nie przyspiesza szybciej niż strzelające palce

[KopalniaWiedzy.pl 314]

Najstarsze znane przedstawienie w sztuce strzelania palcami pochodzi ze starożytnej Grecji z roku około 300 przed Chrystusem. Gest ten do dzisiaj nie wyszedł z użycia. Wręcz przeciwnie, trafił do popkultury. A filmie Avengers: Infinity War gest ten wykorzystuje superzłoczyńca Thanos. Zainspirowani filmem naukowcy z Georgia Institute of Technology (GaTech), postanowili zbadać fizykę strzelania palcami oraz rolę, jaką w geście tym odgrywa siła tarcia.

Uczeni poinformowali właśnie na łamach Journal of the Royal Society Interface, że gdy użyjemy umiarkowanego nacisku, kiedy to tarcie pomiędzy palcami nie jest ani zbyt duże, ani zbyt małe, to palce osiągają największe przyspieszenie kątowe ze wszystkich części ludzkiego ciała. Jest ono większe nawet niż przyspieszenie kątowe ramienia zawodowego miotacza w baseballu.

Badania, przeprowadzone przez studenta Raghava Achraya, doktoranta Elio Challita oraz profesorów Saada Bhalmę i Marka Iltona tylko pozornie wydają się bezużyteczną ciekawostką. W przyszłości ich wyniki mogą zostać wykorzystane podczas produkcji protez dłoni. Przez kilka ostatnich lat fascynowało mnie strzelanie palcami. Okazuje się, że dosłownie w zasięgu dłoni mamy fascynujące zjawisko z dziedziny fizyki, któremu nikt dokładnie się dotychczas nie przyglądał, mówi Bhamla.

Naukowcy wykorzystali superszybkie kamery, systemy do automatycznego przetwarzania obrazu oraz czujniki siły dynamicznej za pomocą których badali strzelanie palcami. Badali rolę siły tarcia gdy palce były pokryte różnymi materiałami, w tym metalowymi naparstkami, co symulowało strzelanie palcami przez Thanosa noszącego metalową rękawicę.

Maksymalna zmierzona prędkość kątowa dla nagich palców wynosiła 7800 stopni na sekundę, natomiast maksymalne przyspieszenie kątowe to aż 1 600 000 stopni na s². Prędkość kątowa strzelających palców jest mniejsza niż największa prędkość kątowa zmierzona u człowieka, a jest nią prędkość kątowa zawodowego miotacza w baseballu. Jednak przyspieszenie kątowe palców jest niemal 3-krotnie większe niż przyspieszenie kątowe ramienia miotacza.

Gdy po raz pierwszy zobaczyłem nasze dane, omal nie spadłem z krzesła. Strzelanie palcami trwa zaledwie 7 milisekund. To 20-krotnie szybciej niż mruganie powiekami, ekscytuje się Bhamla.

Gdy palce są pokryte naparstkami, ich maksymalna prędkość kątowa znacznie spada. Uzyskane przez nas wyniki sugerują, że Thanos nie mógłby strzelać palcami w metalowych rękawicach. Tak więc tutaj mamy do czynienia z efektami specjalnymi Hollywood, a nie z fizyką. Przepraszamy za spoiler, dodaje Achraya. Metalowa rękawica czy też naparstki, zmniejszają powierzchnię kontaktu pomiędzy palcami, czyniąc strzelanie niemożliwym.

Na proces strzelania palcami olbrzymi wpływ ma bowiem zdolność skóry do poddania się naciskowi. Jeśli zredukujemy i kompresję, i tarcie, to uzyskanie odpowiednie siły do strzelenia palcami staje się bardzo trudne.

Zaskoczeniem może być fakt, że jeśli zmniejszymy tarcie, pokrywając czymś palce, to dochodzi do zmniejszenia prędkości i przyspieszenia. Okazuje się, że zbyt małe tarcie powoduje, iż nie można zgromadzić odpowiedniej ilości energii, by strzelić palcami. Z kolei jeśli tarcie jest zbyt duże, energia ulega rozproszeniu i jest marnowana w formie ciepła, a nie używana w procesie strzelania.

John Long, dyrektor programowy w Division of Integratife Organismal Systems Narodowej Fundacji Nauki, która finansuje i nadzoruje badania Bhamli, mówi: to wspaniały przykład tego, czego możemy się nauczyć dzięki mądrym eksperymentom i modelowaniu komputerowemu. Wykazując, że różna siła tarcia pomiędzy palcami wpływa na wydajność strzelania nimi, naukowcy otworzyli drogę do badań nad podstawami działania innych organizmów i do wykorzystania ich wyników w systemach inżynieryjnych, na przykład w robotyce.

Być może ludzie strzelają palcami od setek tysięcy lat. Ale dopiero teraz zaczynamy naukowo badać do zjawisko. To jedyny projekt w moim laboratorium, który pozwala na uzyskanie danych naukowych ot tak, na pstryknięcie palcami, żartuje Bhamla.

 

« powrót do artykułu