Pentru a putea publica, trebuie să vă înregistraţi.
Vf. folderul Spam după înregistrare.
Pune o întrebare

Newsletter


3.6k intrebari

6.8k raspunsuri

15.3k comentarii

2.5k utilizatori

5 plusuri 0 minusuri
1.0k vizualizari

Dacă da, oare ce viteză de deplasare ar fi necesară pentru a evita scufundarea?
Dacă nu, de ce nu?
Ce alţi factori mai sunt de luat în calcul?

 

Întrebare formulată de sci_fan în cadrul vechii secţiuni QA...

(25 puncte) in categoria Fizica

2 Raspunsuri

2 plusuri 1 minus
Factorii ce trebuie luaţi în calcul sunt densitatea animalului, suprafeţele de contact şi viteza de deplasare. Deplasarea se poate face în trei feluri:

- în apă (înotul)

- la suprafaţa apei (plutitul)

- pe ape (alergatul cu contacte temporare)

Acest al treilea tip este cel propus în întrebare şi foarte rar, dacă nu inexistent în natură din cauza ineficienţei raportului consum energie-distanţă parcursă. Viteza de deplasare minimă depinde foarte mult de factorii amintiţi ca să pot emite vreo speculaţie. Cunoaştem animale care plutesc sau aleargă pe apă oar din ordinul insectelor, cum ar fi ţânţarii.

Şopârla care aleargă pe ape:

http://www.zooland.ro/Basilicul___soparla_care_merge_pe_apa-7413.html
Junior (966 puncte)
editat de
0 0
Există şi o şopârlă care "ştie" să alerge pe suprafaţa apei, dar sunt şi nişte oameni care încearcă de ceva vreme să o facă, reuşesc chiar, însă pe distanţe destul de scurte, tehnica alergatului şi antrenamentul fiind totul. Trebuie să loveşti apa în aşa fel încât impulsul astfel obţinut să te propulseze suficient de mult în sus şi înainte, până la următorul "pas".
0 0
Aşa este. Am găsit aici şopârla de care vorbeai:
http://www.zooland.ro/Basilicul___soparla_care_merge_pe_apa-7413.html
0 0
Al doilea videoclip arată o hidroplanare şi se încarează în categoria a doua (plutitul) chiar dacă în repaus vehiculul s-ar scufunda. Pentru a răspune la întrebarea propusă trebuie să dai exemple din categoria a treia (păşitul).
4 plusuri 1 minus
Toti ne-am jucat in copilarie (si nu numai) aruncand pietre razant cu apa si privindu-le cum topaie pe luciul lacului de cateva ori, inainte de a-si incetini miscarea si a se scufunda. Asemanator este si fenomenul alergarii pe apa a unui animal.  O  conditie evidenta din exemplul cu piatra este intrarea cu o minima viteza, calculabila din conditia ca reactiunea apei sa compenseze cel putin greutatea obiectului. De asemenea, unghiul de incidenta trebuie sa fie cat mai aproape de zero, astfel incat sa se exploateze la maximum rezistenta apei data de tensiunea superficiala. O alta conditie, pe care o o indeplineam cand ne jucam cu piatra era sa alegem una de forma cat mai plata Corespunzator, forma talpii vietatii trebuie sa fie cat mai plata, asemanatoare cu laba de rata, de exemplu. . Acest lucru avantajaza mersul pe apa, deoarece greutatea corpului se distribuie pe o suprafata cat mai mare, profitand mai mult de rezistenta tensiunii superficiale a apei raportat la aria de contact. Indeplinirea acestei conditii este utila dar nu strict necesara. Cand aruncam piatra, observam ca aceasta face cu atat mai multe salturi, cu cat o aruncam cu o forta mai mare. La contact,  piatra actioneaza asupra apei cu un impulsa p=mv, unde p=impulsul, m=masa si v=viteza in momentul contactului. Deci, cu cat viteza este mai mare, cu atat reactiunea apei asupra pietrei este mai mare si deci sansa de a iesi din apa este mai mare. In acelasi timp, stim ca forta cu care piatra loveste apa, egala cu cea cu care apa respinge piatra, F=p/t  (in acest caz t= timpul de contact intre piatra si apa). Neputand sa aruncam cu o forta oricat de mare, observam ca scurtarea timpului de contact cu apa devine un avantaj. Corespunzator, animalul ar trebui sa alerge in asa fel incat sa minimizeze timpul de contact cu apa. Din relatia F=p/t mai decurge si ca relatia dintre viteza de impact intre piciorul animalului si apa si acceleratia talpii pe durata contactului este independenta de masa animalului si deci de densitatea lui. In principiu, acesta reuseste sa alerge pe apa atata timp cat poate produce lucrul mecanic necesar accelerarii la viteza de dinainte de a fi fost franat de apa, dupa fiecare pas efectuat.
Senior (6.6k puncte)
editat de
0 0
Frumos exemplul cu piatra, dar tot în categoria hiroplanare se află.
Masa animalului este evident că influenţează impactul minim aplicat apei, necesar pentru eplasare şi plutire, altfel am putea deplasa elefanţi pe picioruşe de şopârlă :)
La exemplul dat de tine, chiar dacă masa animalului nu influenţează viteza de impact, ea influenţează suprafaţa minimă de impact, deci impulsul aplicat apei, ori dacă păstrăm picioruşele de şopîrlă, pentru elefant trebuie să mărim viteza de impact.
0 0
Foarte adevarat. Un elefant cu picioare de soparla ar trebui sa se lanseze cu o forta uriasa pentru a alerga pe apa, dar teoretic ar putea. Evolutia a avut grija sa selecteze elefantii cu picioare de elefant :) deposedandu-i de sansa de a se salva "calcand pe ape" si o soparla cu labe de rata care se bucura de acest atu. Da, este un efect de hidroplanare, pentru ca daca s-ar pasi pe apa ca pe pamint, mersul pe apa ar fi imposibil. De aceea am mentionat ca unghiul de atac trebuie sa fie spre zero.
0 0
Hidroplanarea presupune o alunecare (continuă sau în salturi) peste ape în timp ce păşirea presupune o propulsie (fără alunecare) pe ape.
Salturile pietrei descriu o hiroplanare în timp ce şopârla aleargă fără a hidroplana.

Spui: "relatia dintre viteza de impact intre piciorul animalului si apa si acceleratia talpii pe durata contactului este independenta de masa animalului si deci de densitatea lui."
şi: "Un elefant cu picioare de soparla ar trebui sa se lanseze cu o forta uriasa pentru a alerga pe apa"

Deci masa animalului nu contează în viteza e deplasare dar contează în forţa de impact... ceea ce mă face să mă gândesc la un fluid cu proprietăţi speciale: soluţia de amidon, care la impact se comportă ca un solid.  Probabil că toate lichidele au acestă proprietate la impactul cu un corp cu o anumită viteză proporţională cu vîscozitatea fluidului.
0 0
Salut, eu am luat-o mai simplu, in relatia F=p/t, exprimand F=ma si p=mv, m se simplifica. Rezulta ca, in cazul pietrei, sansa sariturilor creste cu acceleratia care ii este imprimata (masa e constanta), iar in cazul animalului creste cu acceleratia pe care si-o imprima singur singur, masa fiind tot constanta (sau aproape, ca poate scadea daca insista).
0 0
Pentru ca să se poată umbla pe apă trebuie să creăm condiţiile de susţinere a greutăţii noastre de către apă, specifice umblatului sau alergatului. Iar asta nu inseamnă aquaplanare, aşa cum rezultă din răspunsul acesta, pentru că umblatul se bazează pe impulsuri ce aruncă corpul în sus. De planat putem plana pe apă dacă avem o viteză corectă, aşa cum spunea şi Marian şi chiar există acest sport sau divertisment. Aici era vorba despre umblat/alergat, iar asta e altceva, apa trebuie "plesnită" suficient de tare încât reacţiunea rezultată din apă, datorată prea puţin tensiunii superficiale şi mai mul vâscozităţii, a forţelor ce formează apa ca şi un lichid, să învingă deci forţa de greutate a corpului, dar şi cea de înaintare.. Aquaplanarea se bazează pe forţele rezultate din portanţă, exact la fel ca şi în cazul planării obişnuite în interiorul unui fluid, oricare o fi el. Diferenţa între planare şi aceste impulsuri "pleznite" constă esenţial între faptul că la limita dintre două fluide cu densităţi şi vâscozităţi diferite, energia se transferă diferit. Energia folosită de muşchi la lovirea apei se transferă mare parte în apă, o parte se pierde în apă ca efect al împraştierii apei, o parte în aer în curenţii de aer creaţi şi doar restul trebuie să facă posibilă susţinerea corpului. În acelaşi fluid, o asemenea mişcare s-ar anula pe toate direcţiile, e posibilă doar planarea.
Relaţia F=P/t trebuie considerată în ideea impulsului generat de lovirea apei (adică pe direcţie verticală), pentru că altfel este impulsul cu care se aruncă un obiect, razant cu apa (deci orizontal), intră în calculul portanţei.
0 0
Corecte in principiu observatiile tale. Eu cand am folosit relatia F=p/t m-am referit la forta cu care talpa loveste suprafata apei, deci la raspunsul apei conform legii a treia a lui Newton. Atunci cand am spus ca aspectul planiform al talpii favorizeaza mersul pe apa fara a fi strict necesar, am avut in vedere si exploatarea aquaplanarii, desi fenomenul nu este esential, doar ajuta. Cand am afirmat ca forta cu care se loveste apa poate fi marita pe seama scurtarii timpului de contact m-am referit tot la legea a treia, la cresterea reactiei apei la lovire. Analogia cu piatra mi-a venit in minte de la observatia ca, totusi, vorbim de alergarea pe apa si nu topaitul pe verticala pe apa. O observatie atenta a dinamicii mersului ar arata ca talpa se aseaza pe suprafata pe care calca intr-o maniera care sa permita deplasarea, adica generarea unei forte tangentiale la suprafata, si nu doar topaitul pe loc. Asa cum pui tu problema, as intreba, la limita, este posibil sa arunc un ac perpendicular pe suprafata apei, suficient de puternic astfel incat apa sa-l respiga? As zice ca da dupa analiza ta, daca "pleznesc" apa suficient de tare.
0 0
Tot după acest principiu al acului, putem spune că există o forţă maximă cu care un picor poate plesni apa, deci masa animalului ce se poate deplasa pe apă depinde de o suprafaţă minimă a tălpii, suprafaţă ce trebuie să fie cu aţât mai mare cu cât viteza de impact este mai mică.
0 0
In primul rand trebuie ca animalul sa intre in apa avand deja o viteza suficienta astfel incat atractia gravitationala sa fie compensata de inertia corpului pe directia de deplasare. Daca porneste, in apa fiind, din pozitia de repaos, este deja scufundat si nu se poate ridica prin alergare. Daca se realizeaza aceasta conditie, conform legilor mecanicii clasice, masa nu mai conteaza. Mai departe apar factori favorizanti cum sunt marimea talpii, forma talpii, forta cu care talpa loveste apa (ea trebuie sa aiba o valoare care sa asigure mentinerea vitezei de deplasare), scurtimea intervalului de timp in care piciorul loveste apa, unghiul cat mai mic de atac al suprafetei apei de catre picior la fiecare pas, tehnica alergarii deci, existenta unori nervuri pe talpa care sa faciliteze formarea unor perne de aer la contactul cu apa, ungerea talpii cu o substanta hidrofoba etc. Exemplul cu piatra nu pune in evidenta in mod special fenomenul de aquaplan, desi acesta se produce intr-o mica  masura si ajuta, ci piatra este respinsa de apa dupa legea a treia asa cum talpa este la fel respinsa daca actioneaza cu o forta suficienta asupra apei.
0 0
@Puiu
Aşa este şi cu acul, însă ai dus spre un extrem situaţia, acul are o suprafaţă extrem de mică în vârf, iar forţele în discuţie (de aruncare)ar trebui să fie extrem de mari. Tălpile au suprafaţa cât o au, în mod sigur va exista o reacţie a apei şi dacă nu mă crezi fă un experiment cu palma, care are o suprafaţă şi mai mică: trage o palmă puternică unei suprafeţe de apă şi vei simţi la propriu reacţia ei.
Legătura dintre viteza cu care intri în contact cu apa şi acest umblat eu o văd altfel decât legată de aquaplanare (care are un efect mult prea mic în cazul ăsta). Viteza ajută prin faptul că paşii sunt îndepărtaţi unul de altul, împroşcarea şi valurile create de un pas nu afecteaz următorul pas, dar şi faptul că o "plezneală" înseamnă că imediat dupa ce talpa loveşte apa, ea trebuie să se retragă şi nu să se scufunde prea mult. Alergarea ar ajuta din acest punct de vedere.
0 0
@Luke
Salut. Dincolo de aplicarea legilor mecanicii clasice, consider esentiala intelegerea dinamicii alergarii. Un pas inseamna plesnirea apei nu pe verticala ci sub un unghi ascutit. Inertia plus activitatea muschilor utili mersului/alergarii sunt responsabile pentru deplasarea corpului spre inainte. In acest timp talpa impinge apa spre inapoi, unde conteaza aquaplanarea. Cum am aratat, contactul cu apa trebuie sa fie cat mai scurt, ceea ce conform F=p/t creste forta de lovire si implicit reactia apei. Modul in care talpa atinge apa, lovind-o sub un unghi de incidenta , apoi iesind din ea sub un unghi egal ( aprox. ca in cazul fenomenului de reflexie a luminii) este analog cu atingerea apei de catre piatra care face sarituri. Urmeaza pasul urmator, in care lucrurile se petrec la fel. Si la alergatul pe uscat dinamica este aceeasi. Lovirea pamantului de sus in jos pe verticala, la un unghi aproape drept, ar avea loc daca am sari intr-un picior pe distante scurte, ceea ce nu avantajaza deplasarea, cu atat mai putin pe apa. Toti ne-am jucata in copilarie si inca ne mai jucam, plesnind apa cu palma, la mare sau in cada. La contactul palmei cu apa simtim efectul legii a III a, dar trebuie sa exploatam si aquaplanarea daca vrem sa topaim cat mai bine cu palma pe apa, caz in care, atacand apa sub un unghi ascutit si ridicand-o sub unghiul de reflexie intr-un timp cat mai scurt, joaca ne iese cu un efort mai mic. Nu vad decat o influenta minora, in sensul ingreunarii alergarii pe apa, data de improscarea apei la lovirea ei cu talpa. Spui ca viteza, faptul de alerga, "ar ajuta din acest punct de vedere". Nu, viteza nu ajuta, ea este esentiala dpdv al legilor mecanicii, asa cum am aratat in raspuns si comentariile ulterioare.
0 0
Ei da, împreună cu detalierile astea începe să se contureze mult mai bine mecanica ce se presupune funcţională în acest caz şi, după cum se poate vedea, nu e deloc una simplă. Până la urmă e o combinaţie destul de complexă în care e destul de greu de evaluat aşa ochiometric care din forţele şi efectele implicate au cea mai importantă pondere, ar fi fost bune nişte studii mai amănunţite, măsurători şi calcule mai precise. Eu totuşi rămân la impresia intuitivă (alta nu am), că impulsul la lovirea apei într-o manieră apropiată cu a zbaturilor (paletele de pe roţile vapoarelor vechi), are o pondere mai mare, însă e clar că şi aquaplanarea are ponderea ei.
0 0
Ufff, m-a luat durerea de cap urmarindu-va detalierile tehnice (foarte interesante, de altfel, numai ca eu sunt o a-tehnica :D )... dar tot m-a interesat foarte mult subiectul. Si am sa va spun de ce - dar promiteti sa nu aruncati cu "broscute" (asa se numesc pe la noi pietrele alea saltarete pe suprafata apei) in mine?! :)))

In Biblie spune, la un moment dat, ca Isus l-a chemat pe Petru sa mearga pe apa. Acum va intreb pe voi (ca ma depasesc calculele fizice necesare): daca, de exemplu, Petru era un barbat mai degraba slabut (presupun ca avea o dieta predilect vegetariana)cam la vreo 60-65 kg, avand platfus - sa zicem (pentru ca suprafata de contact dintre talpa si apa sa fie cat mai mare posibil) si purtand (iarasi sa zicem) un 45-46 la picior... parerea voastra, de (viitori) oameni de stiinta, este ca era posibil (= explicabil dpdv stiintific) ca el sa fi parcurs o anumita distanta la suprafata apei? (Nu luam in calcul pana la ce inaltime a gleznei il scaldau valurile... vorbim de o deplasare... pe apa.) La modul foarte serios va pun aceasta intrebare!...
0 0
Conformatia corpului uman, cu o distributie a masei pe verticala, viteza maxima cu care ar putea sa intre in apa (recordul olimpic e putin peste 36Km/h), forta de lovire a apei pe care o poate exercita un om cu masa  de 65 Kg, sunt dezavantaje serioase care, fara a face cine stie ce calcule, indica imposibilitatea alergarii pe apa a unei persoane umane. Platfusul care ar avantaja acvaplanarea este o compensatie minora fata de impedimentele la care m-am referit. Sfantul Petre a avut nevoie de un alt tip de sprijin, pe care, din cat ma pricep eu, fizica nu-l poate oferi :) . Dar de ce as arunca cu broscute? Un ateu sau un religios sunt oameni inainte de orice si pot fi si calmi si prietenosi, asta tine de fire si educatie.
0 0
Multumesc, puiu, pentru raspuns! :) Si eu sunt de aceeasi parere: sa respecti dreptul celorlalti de a avea o alta opinie tine de bun simt, pana la urma... ;)
...