Από: Γεωργία Τσίγκα και Κλαούντια Τόσκα

Στο συγκεκριμένο ερώτημα, θα νόμιζε ίσως κάποιος ότι ερχόμαστε πιο κοντά στον ήλιο όταν βρισκόμαστε επάνω σε ένα βουνό, άρα θα έπρεπε να έχει περισσότερη ζέστη κι όχι κρύο. Αν αναλογιστείτε όμως ότι ο ήλιος απέχει από τη γη ~149 εκατομμύρια χιλιόμετρα, για ένα βουνό που έχει υψόμετρο 3-4-5 χιλιόμετρα η διαφορά είναι απειροελάχιστη και στην ουσία δεν επηρεάζει. Θα επηρέαζε μόνο αν πηγαίναμε πιο κοντά στον ήλιο ή αν απομακρυνόμασταν από αυτόν, κατά κάποιες χιλιάδες χιλιόμετρα. Παρόλα αυτά όμως, όσο πιο ψηλά βρισκόμαστε, τόσο “λιγότερη ατμόσφαιρα” φιλτράρει τις ακτίνες του ηλίου, άρα ο ήλιος καίει περισσότερο. Επίσης, κάτι το οποίο ίσως να μην ξέρατε, είναι ότι δεν μας “βαράει” μόνο ο ήλιος από ψηλά, αλλά και από το έδαφος της γης! Για την ακρίβεια, δεχόμαστε ζέστη από τον ήλιο, όχι μόνο απευθείας από αυτόν αλλά και από τις πολλές ανακλάσεις που κάνει ο ήλιος στο έδαφος! κρύο ψηλά στο βουνό. Άρα ας δούμε τώρα γιατί κάνει περισσότερο κρύο όταν βρισκόμαστε ψηλά όπως για παράδειγμα σε ένα βουνό, σε σχέση με το όταν βρισκόμαστε χαμηλά, όπως για παράδειγμα στη θάλασσα.

Όταν βρισκόμαστε σε ένα βουνό, κάνει περισσότερο κρύο επειδή δεχόμαστε λιγότερες και πιο ασθενείς ανακλάσεις από τον ήλιο από το έδαφος. Βέβαια, δεχόμαστε πιο ισχυρή ακτινοβολία από τον ήλιο… Όμως αυτό σε συνδυασμό με το ότι επάνω σε ένα βουνό ο αέρας είναι πιο αραιός (όσο πιο αραιός είναι ο αέρας, τόσο λιγότερη ζέστη μπορεί να “κρατήσει”), ο “απευθείας” ήλιος μας καίει περισσότερο, αλλά ο αέρας είναι πιο κρύος κι έτσι νιώθουμε δροσούλα! Επίσης, ο αέρας που κινείτε προς τα επάνω, κατά την κίνησή του αυτή γίνεται πιο κρύος (φανταστείτε όπως όταν εξατμίζεται πχ το οινόπνευμα: το εξατμισμένο αυτό οινόπνευμα, κινείτε προς τα πάνω και είναι κρύο).

Έτσι, εμείς βρισκόμαστε μέσα στην κίνησή του αυτή και νιώθουμε κρύο. θάλασσα ζέστη. Ενώ όταν βρισκόμαστε στη θάλασσα, τα ρεύματα αυτά “δεν μας πιάνουν”! Συνδυαστικά με το γεγονός ότι όταν βρισκόμαστε στη θάλασσα, δεχόμαστε πολλές ανακλάσεις όχι μόνο από το έδαφος, αλλά και από εγκλωβισμένες ακτίνες του ηλίου που, αφού ανακλώνται από το έδαφος, ξανα-ανακλώνται σε διάφορα επίπεδα της ατμόσφαιρας κι έτσι γυρνάνε πίσω σε εμάς. Όσο πιο κάτω βρισκόμαστε, τόσο πιο έντονο το φαινόμενο αυτό μιας και… τα τρώμε όλα πάνω μας και ζεσταίνεται περισσότερο ο πυκνός αέρας που μας περιτριγυρίζει! Ενώ επάνω στο βουνό, αυτές οι ακτινοβολίες “δεν μας φτάνουν” αφού ανακλώνται από κάποια επίπεδα της ατμόσφαιρας που βρίσκονται πιο κάτω μας… Γι’ αυτό λοιπόν κάνει περισσότερο κρύο στο βουνό (που βρισκόμαστε πιο ψηλά), ενώ κάνει περισσότερη ζέστη στη θάλασσα (που βρισκόμαστε πιο χαμηλά)

Βιβλιογραφία :link=coolweb.gr/

ΠΑΝΤΑΖΗ ΣΠΥΡΙΔΟΥΛΑ,  ΝΑΝΟΥ ΡΑΦΑΗΛΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ

Ας υποθέσουμε ότι πέφτεις από ένα αεροπλάνο χωρίς αλεξίπτωτο. Πόσο γρήγορα και με τι ταχύτητα θα φτάσεις στο έδαφος; Έχει σημασία από τι ύψος πέφτεις;

Εφ ‘όσον το αεροπλάνο δεν πετάει πολύ χαμηλά (όχι κάτω από περίπου 1.000 μέτρα) το υψόμετρο δεν έχει σημασία. Μόλις αρχίσετε να πέφτετε, η ταχύτητά σας αυξάνεται, όπως και η αντίσταση στον αέρα. Ωστόσο, η βαρυτική δύναμη παραμένει σταθερή και σε κάποιο σημείο η βαρύτητα εξισορροπείται από την αντίσταση του αέρα προς τα πάνω. Τότε, η συνισταμένη δύναμη είναι μηδέν, οπότε η ταχύτητά σας παραμένει σταθερή. Αυτή η ταχύτητα ονομάζεται οριακή ταχύτητα, και αυτή θέλουμε να καθορίσουμε.

Η αντίσταση του αέρα ενός αλεξιπτωτιστή – ακριβώς όπως για ένα αυτοκίνητο ή μια τεράστια σταγόνα βροχής – είναι ανάλογη με το μετωπιαίο εμβαδόν, με το τετράγωνο της ταχύτητας και με ένα σταθερό συντελεστή C_d, τον συντελεστή οπισθέλκουσας. Η τιμή του συντελεστή οπισθέλκουσας εξαρτάται από τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του σώματος: όσο πιο αεροδυναμικό είναι το σχήμα, τόσο λιγότερη αντίσταση υπάρχει και τόσο μικρότερο είναι το C_d.

Όπως κάθε αλεξιπτωτιστής γνωρίζει, η μετωπική επιφάνεια και η οπισθέλκουσα εξαρτώνται στο σχήμα που υιοθετείς όταν πέφτεις. Το εμβαδόν και η αντίσταση είναι μεγαλύτερη αν απλώσετε τα χέρια και τα πόδια σας και η οριακή ταχύτητα θα είναι σχεδόν 200 km/h ή 124 mph. Αυτά όμως είναι άσχημο νέο: θα πρέπει να είσαι πολύ τυχερός με το μέρος που θα προσγειωθείς ώστε να επιβιώσεις. (ας ελπίσουμε ότι θα είναι μια μπάλα σανού!) Εάν τυλιχτείτε σαν μπάλα, η τερματική ταχύτητα θα είναι να είναι ακόμη μεγαλύτερη, για δύο λόγους: πρώτον, η μετωπιαία επιφάνεια μειώνεται και δεύτερον, η αεροδυναμική σας βελτιώνεται. Το αποτέλεσμα θα είναι να φτάσεις στο έδαφος με τη τρομακτική ταχύτητα των 320 km/h. (ας ελπίσουμε να πέσεις σε μια πολύ μεγάλη στοίβα σανού!)

Μπορείς να πας πιο γρήγορα; Σίγουρα – αν ξεκινήσετε πολύ ψηλά, μέσα σε πιο αραιό αέρα. Θα υπάρχει τότε πολύ μικρότερη αντίσταση αέρα, αφού η αντίσταση είναι ανάλογη με την πυκνότητα του αέρα. Προφανώς, το πιο ωραίο μέρος για να ξεκινήσετε θα ήταν στην άκρη της ατμόσφαιρας. Αλλά εκεί κάνει υπερβολικό κρύο και θα χρειαστείτε φιάλη οξυγόνου για να αναπνεύσετε. Παρόλα τα προβλήματα αυτά στις 16 Αυγούστου 1960, ο πιλότος της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ Τζόζεφ Κίτινγκερ πήδηξε από ένα μπαλόνι στα 31.300 μέτρα (περίπου 100.000 πόδια, περίπου τρεις φορές το υψόμετρο πλεύσης ενός εμπορικού αεροσκάφους). Η πίεση του αέρα σε αυτό το ύψος είναι περίπου το 2% της τιμής της στο ύψος της στάθμης της θάλασσας. Ο Kittinger δηλαδή ξεκίνησε την πτώση του σχεδόν στο κενό, με σχεδόν μηδενική αντίσταση του αέρα. Η «ελεύθερη πτώση» του διήρκεσε συνολικά 4,5 λεπτά και απέκτησε ταχύτητα 980 km/h. Κάποιοι ισχυρίζονται ότι έσπασε το φράγμα του ήχου (περίπου 1.050 km/h σε αυτό το υψόμετρο), αλλά αυτό είναι πιθανότατα δεν συνέβη.

Αυτή ήταν μια ακαταμάχητη πρόκληση για τον Felix Baumgartner από την Αυστρία. Στις 14 Οκτωβρίου 2012, ντυμένος με ένα είδος διαστημικής στολής, πήδηξε από ένα μπαλόνι σε υψόμετρο 38.969 μέτρων. Στη διάρκεια της ελεύθερης πτώσης του σε 4 λεπτά 19 δευτερόλεπτα απέκτησε μέγιστη ταχύτητα 1.357,6 km/h, πολύ πάνω από την ταχύτητα του ήχου. Έτσι έγινε το πρώτο άτομο που κατάφερε να σπάσει το φράγμα του ήχου χωρίς να χρησιμοποιήσει κάποιου είδους κινητήρα. Αλλά δεν είχε ένα ευχάριστο ταξίδι: μερικές φορές απαιτείται και κάποια ταλαιπωρία για να γραφτείς στο βιβλίο των ρεκόρ Γκίνες.

Ας δούμε τώρα πώς αλλάζει τα πράγματα η ύπαρξη ενός αλεξίπτωτου. Αυξάνεται η μετωπική σας επιφάνεια και έτσι μειώνεται δραστικά η ταχύτητά σας. Χρησιμοποιώντας το παραδοσιακό στρογγυλό αλεξίπτωτο (με επιφάνεια περίπου 60 m2 και C_d περίπου 0,8) η ταχύτητα προσγείωσης είναι περίπου 18 km/h, που είναι σαν να έχεις πηδήξει από τοίχο ύψους 1,5m.

Υπολογισμός της τελικής-οριακής ταχύτητας.

Ας δούμε πρώτα έναν skydiver που πηδάει από ένα αεροπλάνο σε σχετικά πυκνό αέρα. Μετά από λίγα δευτερόλεπτα φθάνει σε μια σταθερή ταχύτητα όπου το βάρος του (μάζα m × επιτάχυνση λόγω βαρύτητας, g = 9,8 m/s²) εξισορροπείται από την αντίσταση αέρα C_d A × (1/2 ρ v²), όπου C_d είναι ο συντελεστής οπισθέλκουσας, A η μετωπική επιφάνεια, ρ η πυκνότητα του αέρα (= 1,3 kg/m³ στο επίπεδο της θάλασσας) και v η ταχύτητα. Ισχύει δηλαδή η σχέση: v = √ (2 m g / Cd A ρ). Για έναν πλήρως εξοπλισμένο skydiver παίρνουμε m = 100 kg, και με τα χέρια και τα πόδια πλήρως τεντωμένα υπολογίζουμε A = 1 m² και C_d = 0,8 για ένα τόσο λίγο αεροδυναμικό σώμα. Ας υποθέσουμε ότι ο skydiver πηδάει από υψόμετρο 3.000 μέτρων. Εκεί η πυκνότητα ρ του αέρα είναι μόνο περίπου 70% αυτού που είναι στην στάθμη της θάλασσας, ή περίπου 0.9 kg/m³. Αυτό δίνει v = 52 m/s ή 188 km/h – σε καλή συμφωνία με την πραγματική τιμή των 200 km/h. Και τώρα τα άλματα ρεκόρ του Τζόζεφ Κίτινγκερ και του Φίλιξ Μπάουμγκαρτνερ. Σε ελεύθερη πτώση ελλείψει αντίστασης στον αέρα (δηλαδή πολύ μικρή ή καθόλου ατμόσφαιρα) η ταχύτητα οποιουδήποτε αντικειμένου αυξάνεται με την επιτάχυνση της βαρύτητας, g = 9,8 m/s². Με άλλα λόγια κάθε δευτερόλεπτο η ταχύτητα αυξάνεται κατά 9,8 m/s. Μετά από 30 δευτερόλεπτα ελεύθερης πτώσης αυτό αποδίδει ταχύτητα 294 m/s ή 1.058 km/h, πρακτικά την ταχύτητα του ήχου. Στην πράξη, η αυξανόμενη αντίσταση στον αέρα θα κρατήσει την ταχύτητα λίγο μικρότερη. Ακόμα κι έτσι, αν το άλμα συνεχιστεί λίγο περισσότερο, το φράγμα ήχου μπορεί να σπάσει, όπως φαίνεται από τον Βaumgartner. Θα ακούσεις μια ηχητική έκρηξη (boom); Όχι, επειδή εκεί πάνω δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου αέρας ο ήχος δεν μπορεί να διαδοθεί, οπότε δεν ακούτε τίποτα. Τέλος πάντων, δεν μπορεί να υπάρξει έκρηξη επειδή μια έκρηξη απαιτεί ένα ωστικό κύμα, και δεν μπορείτε να έχετε ένα ωστικό κύμα χωρίς αέρα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:Everyday Physics: Unusual insights into familiar things

JO HERMANS UIT cambridge

ΝΤΟΝΤΗ ΕΛΕΝΗ-ΠΑΠΠΑ ΗΛΙΑΝΑ ΜΑΡΙΑ

Στέκεσαι στην παραλία. Ήταν μια υπέροχη μέρα και ο ήλιος είναι έτοιμος να δύσει. Παρακολουθείς καθώς αγγίζει απλώς τον ορίζοντα. Αλλά αυτό δεν είναι τι συμβαίνει: στην πραγματικότητα, ο ήλιος έδυσε πριν από λίγα λεπτά! Πώς μπορεί αυτό να είναι;

Δείτε πώς. Οι ακτίνες φωτός μπορεί να κάμπτονται όταν η ταχύτητα του φωτός ποικίλλει σε διάφορα μέρη της ατμόσφαιρας, όπως έχετε ήδη δει το προηγούμενο κεφάλαιο. Εκεί, οι διαφορές ταχύτητας προκλήθηκαν από διαφορές θερμοκρασίας που με τη σειρά τους προκάλεσαν διαφορές πυκνότητας. Διαφορές πυκνότητας συμβαίνουν επίσης στην ατμόσφαιρα ακόμη και χωρίς διαφορές θερμοκρασίας, επειδή η πίεση του αέρα σταδιακά μειώνεται με το ύψος

Εικ. 1: Οι διαφορές στην πίεση του αέρα προκαλούν τις ακτίνες φωτός που έρχονται από τον ήλιο κάτω από τον ορίζοντα (Α) να καμπυλώνουν, έτσι σου φαίνεται ο ήλιος σε εσάς να είναι πάνω από τον ορίζοντα

Δεν είναι αυτή πολύ μικρή συνέπεια; Ναι, είναι, αλλά παρόλο που οι ακτίνες είναι ελαφρώς λυγισμένες (όπως με τον αντικατοπτρισμό), αν κοιτάξετε πάνω από μία αρκετά μεγάλη απόσταση η εκτροπή είναι αισθητή. Στο Σχήμα 1, το πιο λεπτό στρώμα αέρα – και επομένως η υψηλότερη ταχύτητα φωτός, και επομένως η εξωτερική πλευρά της στροφής – βρίσκεται στην επάνω πλευρά και οι ακτίνες κάμπτονται προς τα κάτω γύρω από τον ορίζοντα. Αυτό φαίνεται σχηματικά στο παρακάτω σχήμα. Το μάτι σας υποθέτει ότι το φως ταξιδεύει σε ευθείες γραμμές και άρα ότι έρχεται κατά μήκος των διακεκομμένων γραμμών, έτσι βλέπετε τον ήλιο ψηλότερα από ότι είναι.

Επιπλέον, ο ήλιος φαίνεται πεπλατυσμένος. Το ύψος του είναι μόλις 4⁄5 του πλάτους του. Αυτό συμβαίνει επειδή οι χαμηλότερες ακτίνες κάμπτονται περισσότερο από όταν διανύουν τη μεγαλύτερη απόσταση μέσα από την ατμόσφαιρα. Μπορείτε να καταλάβετε αυτό κοιτάζοντας τι συμβαίνει όταν ο ήλιος είναι απευθείας πάνω από το κεφάλι μας. Δεν υπάρχει κάμψη κανενός είδους, γιατί οι ακτίνες από όλα τα σημεία του ήλιου διανύουν την ίδια απόσταση στην ατμόσφαιρα. Όπως και ο ήλιος χαμηλώνει, η κάμψη γίνεται όλο και πιο δυνατή.

Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι τα μάτια σας «σηκώνουν» λίγο τον ήλιο. Βλέπετε τον ήλιο ψηλότερα από ότι είναι. Και αφού βλέπετε το κάτω άκρο σηκωμένο περισσότερο από το πάνω άκρο, ο ήλιος φαίνεται πεπλατυσμένος.

Στην πράξη, η συμπεριφορά μπορεί να είναι πιο περίπλοκη, γιατί αυτό το φαινόμενο της «πίεσης αέρα» και το φαινόμενο αντικατοπτρισμού μπορεί να συμβεί ταυτόχρονα. Όταν συνδυάζονται και τα δύο εφέ, ο ήλιος μπορεί να δύσει στις πιο παράξενες μορφές.

Εικ. 2: Όταν το φως περνά μέσα από ένα πρίσμα, το κόκκινο διαθλάται λιγότερο, ενώ το ιώδες περισσότερο.

Μια ειδική περίπτωση αυτού του φαινομένου είναι η «πράσινη λάμψη» ή η «πράσινη ακτίνα», μερικές φορές ορατή για λίγα δευτερόλεπτα στην τελευταία στιγμή του ηλιοβασιλέματος, αν ο αέρας στον ορίζοντα είναι πολύ καθαρός. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι ο βαθμός του φαινομένου «ανύψωσης» παραπάνω είναι διαφορετικός για διαφορετικά χρώματα. Ακριβώς όπως σε ένα πρίσμα, το κόκκινο άκρο του φάσματος διαθλάται λιγότερο (Εικ. 2), οπότε το κόκκινο εξαφανίζεται πρώτο. Μπορείτε να περιμένετε ότι το βιολετί θα παραμείνει περισσότερο, αλλά το βιολετί φως είναι διάσπαρτο τόσο πολύ που δεν έχει μείνει σχεδόν καθόλου. Η μέση – το πράσινο μέρος – παραμένει και προσφέρει ένα φανταχτερό ηλιοβασίλεμα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ: EVERYDAY PHYSICS UNUSUAL INSIGHTS INTO FAMILIAR THINGS BY JO HERMANS

Σταύρος Βάσσος, Βαγγέλης Βάγγελης, Βασίλης Βάσσιος

Εάν θέλετε να κάνετε ποδήλατο γρήγορα, είναι προφανές ότι πρέπει να ελαχιστοποιήσετε την αντίσταση στον αέρα. Οι ποδηλάτες αγώνων το κάνουν αυτό σκύβοντας πάνω από το τιμόνι και φορώντας βελτιωμένα κράνη. Ακόμα καλύτερο είναι ένα ανακλινόμενο “σούπερ ποδήλατο” με μια μικρή μετωπική περιοχή και μια τέλεια κατασκευή, σα ρευματική γραμμή.

Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η τελική ταχύτητα στην οποία μπορείτε να φτάσετε αυξάνεται με την ισχύ – ενέργεια ανά δευτερόλεπτο – που μπορείτε να αναπτύξετε κατά τη διάρκεια της δοκιμής ταχύτητας. Τα επίσημα αρχεία για τις ταχύτητες ποδηλάτου συνήθως αναφέρονται σε διαδρομή 200 μέτρων, με πτητική εκκίνηση. Για ταχύτητα 30 km/h η αντίσταση φτάνει τα 20 Ν. Θυμηθείτε ότι η ισχύς μπορεί να προκύψει από το γινόμενο δύναμης με τη ταχύτητα. Αν ξέρουμε τη δύναμη, τότε ξέρουμε την ισχύ σε κάθε ταχύτητα.

Ας δούμε όμως ένα άλλο θέμα. Ένας ποδηλάτης που ξεκινά από στάση – ή ένα αυτοκίνητο ή τρένο που ξεκινά από στάση – ξοδεύει μηδενική ισχύ ενώ είναι ακίνητος. Αυτό είναι λογικό: ακόμη και όταν υπάρχει μια δύναμη, όσο δεν υπάρχει κίνηση, δεν παράγεται έργο. Ωστόσο, όπως γνωρίζει κάθε ποδηλάτης, το ξεκίνημα του ποδηλάτου σας από την ηρεμία απαιτεί πολλή προσπάθεια, οπότε μήπως υπάρχει αντίφαση εδώ; Όχι, γιατί το πώς παράγεται η δύναμη διαφέρει μεταξύ ενός ανθρώπου και ενός τσιμεντένιου μπλοκ, ας πούμε. Σκεφτείτε ένα τσιμεντένιο μπλοκ τοποθετημένο στα πεντάλ όταν το ποδήλατο είναι ακίνητο: είναι προφανές ότι αυτό δεν ξοδεύει ενέργεια. Ωστόσο, για έναν άνθρωπο για να πιέσει ισχυρά έναν τοίχο ή για να πιέσει προς τα κάτω τα πεντάλ, χρειάζεται να δαπανήσει ενέργεια, εξαιτίας των χημικών ή/και βιολογικών ενεργειών που συμβαίνουν στο σώμα ώστε να ασκηθεί η δύναμη.

Στην Εικ. 1 παρουσιάζεται η δύναμη για δύο διαφορετικές περιπτώσεις – ένα συνηθισμένο ποδήλατο πόλης και ένα HPV με C_r = 0,0045, m = 90 kg, C_d = 0,10 και μετωπική επιφάνεια A = 0,44 m2. Η διαφορά είναι εντυπωσιακή. Για παράδειγμα, βλέπουμε ότι χρησιμοποιώντας την ισχύ που απαιτείται για να πάει ένα ποδήλατο πόλης στα 20 km/h, σε ένα ανθρωποκίνητο όχημα θα μπορούσαμε να φτάσουμε περίπου τα 50 km/h (HPV, Human Powered Vehicle -ανθρωποκίνητο όχημα). Η μέγιστη ισχύς που μπορεί να αναπτυχθεί από επαγγελματία ποδηλάτη για ένα μικρό χρονικό διάστημα είναι γύρω στα 750 watt (ένας ίππος!). Με ένα συνηθισμένο ποδήλατο πόλης μπορείς σύντομα να προσεγγίσεις αυτό το όριο – περίπου στα 40 km/h αλλά ένα HPV μπορεί να πλησιάσει σχεδόν στα 100 km/h (εικ.1). Και πολλά HPV το έχουν επιτύχει. Στις δεκαετίες του 1980 και του 1990, ένας αριθμός HPV υπερέβη τα όρια ταχύτητας στις ΗΠΑ των 55 mph (88 km/h). Κάποιοι μάλιστα πήραν επίτηδες κλήση από την αστυνομία αυτοκινητοδρόμων της Καλιφόρνια επειδή υπερέβησαν το όριο ταχύτητας και θεωρούν την κλήση αυτή τιμητικό δίπλωμα.

Το όριο των 100 χιλιομέτρων ξεπεράστηκε το 1998, και τον Οκτώβριο του 2002 ο καναδός Samm Whittingam έφτασε στα 130.36 χιλιόμετρα την ώρα (όχι στο ύψος της θάλασσας αλλά σε ύψος 407 μέτρων στο Battle Mountain, στη Νεβάδα όπου η πίεση του αέρα είναι χαμηλότερη). Εν τω μεταξύ αυτό το ρεκόρ έχει ξεπεραστεί αρκετές φορές. Το 2016 ανέβηκε στα 144 km/h από τον καναδό Todd Reichert,επίσης κατά την ανάβαση στη Νεβάδα. (Ο παγκόσμιος οργανισμός ανθρωποκίνητων οχημάτων καταγράφει αυτά τα ρεκόρ.)

Για να ποδηλατήσεις πιο γρήγορα πρέπει να εξαλείψεις σχεδόν εντελώς την αντίσταση του αέρα, ακολουθώντας ένα αγωνιστικό αμάξι που έχει τοποθετήσει στο πίσω μέρος του ένα μεγάλο κατακόρυφο παρμπρίζ. Αυτό ακριβώς έκανε στο Bonneville Salt Flats, κοντά στη Salt lake City,της πολιτείας Utah των ΗΠΑ ο Fred Ronmpellberg από το Μaastricht της Ολλανδίας. Στις 3 Οκτωβρίου 1995 με ένα συναρπαστικό 269 km/h έγινε ο πιο γρήγορος ποδηλάτης όλων τον εποχών, χωρίς να χρησιμοποιήσει ένα super ποδήλατο

Βιβλιογραφία

Everyday Physics: Unusual insights into familiar things Jo Hermans UIT CAMBRIDGE

Ιζαμπέλα Σουμπάασι

Σε χώρες όπως η Αγγλία ή η Ολλανδία ο μέσος όρος θερμοκρασίας το καλοκαίρι είναι περίπου 17°C. Το χειμώνα δεν είναι πολύ πάνω από τον παγετό, είναι 1 ή 2°C. Ακούγεται σαν η θερμοκρασία του καλοκαιριού να είναι 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του χειμώνα. Είναι τόσο πολύ απομακρυσμένος ο ήλιος από τη Γη τον χειμώνα στο Βόρειο ημισφαίριο; Όχι, στην πραγματικότητα ο ήλιος τον Ιανουάριο είναι πλησιέστερα στη Γη από τον Ιούλιο. Στην πραγματικότητα, το ερώτημα είναι μάλλον παραπλανητικό. Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα δεν είναι καθόλου μεγάλη: φαίνεται έτσι μόνο επειδή η κλίμακα θερμοκρασίας του Κελσίου έχει ένα κάπως αυθαίρετα επιλεγμένο σημείο μηδέν. Για μια πραγματική σύγκριση θα πρέπει να εξετάσουμε τις τιμές της θερμοκρασίας σε σχέση με το απόλυτο σημείο μηδέν, με άλλα λόγια να συγκρίνουμε τις θερμοκρασίες του καλοκαιριού και του χειμώνα σε kelvin και όχι σε βαθμούς C. Στη συνέχεια, η διαφορά είναι πολύ μικρότερη: περίπου 290 kelvin σε σύγκριση με 275 kelvin, δηλαδή η θερμοκρασία του καλοκαιριού είναι 290 / 275 = 1,05 φορές τη θερμοκρασία του χειμώνα, όχι 17°C / 2°C = 8,5 φορές. Όταν το δούμε με αυτή τη λογική, θα πρέπει να μας εκπλήσσει το γεγονός ότι η διαφορά είναι τόσο μικρή στην Αγγλία ή τις Κάτω Χώρες, για δύο λόγους:

Εικ. 1: Η διάρκεια της ημέρας του καλοκαιριού (ΑΒC αριστερά) είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του χειμώνα (ΑΒC d=δεξιά).

1. Οι χειμερινές μέρες είναι πολύ μικρότερες από αυτές του καλοκαιριού. Μεσοχείμωνα ο ήλιος βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα μόνο για το ήμισυ του χρόνου που βρίσκεται το καλοκαίρι (Εικ. 1)

2. Ο ήλιος είναι πολύ χαμηλότερα, κάτι αποτελεί ιδιαίτερα μεγάλη διαφορά. Στα μέσα του χειμώνα ο ήλιος ανατέλλει σχεδόν 15° πάνω από στον ορίζοντα. Έτσι, μια ηλιαχτίδα διατομής 1 m2 κατανέμεται σε 4 m2 στο έδαφος (Εικ. 2), ενώ το καλοκαίρι με τον ήλιο στο υψηλότερο σημείο του, η ηλιαχτίδα κατανέμεται σε μόλις 1,1 m2

Συμπέρασμα: η χειμερινή ηλιοφάνεια στο έδαφος είναι πολλές φορές «αραιότερη» από τον καλοκαιρινό ήλιο.

Εικ. 2: Όταν ο ήλιος είναι ψηλά, το ίδιο ποσό της ηλιακής ενέργειας διαδίδεται πάνω από μια σχετικά μικρή περιοχή και απλώνεται σε μεγαλύτερη έκταση το χειμώνα.

Αυτός ο συνδυασμός σημαίνει ότι, στη νότια Αγγλία ή στην Ολλανδία, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της συντομότερης χειμερινής ημέρας (γύρω στις 21 Δεκεμβρίου) μόνο το 1⁄7 περίπου της ηλιακής ενέργειας λαμβάνεται ανά μονάδα επιφάνειας σε σύγκριση με τη μεγαλύτερη καλοκαιρινή μέρα. Επιπλέον, σε πολύ χαμηλό υψόμετρο ο ήλιος αποδυναμώνεται επίσης από το πολύ παχύτερο στρώμα αέρα που πρέπει να διασχίσει, έτσι συνολικά μια μονάδα επιφάνειας στις 21 Δεκεμβρίου λαμβάνει μόλις το 1⁄10 της ηλιακής ενέργειας σε σύγκριση με αυτή που λαμβάνει στις 21 Ιουνίου.

Αυτό θέτει το ερώτημα: γιατί είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα δεν είναι πολύ μεγαλύτερη; Μέρος της απάντησης στη δυτική Ευρώπη είναι τα εξισωτικά αποτελέσματα του θερμού Ρεύματος του Κόλπου (Gulf Stream), και των ατμοσφαιρικών ρευμάτων και ολόκληρης της «μηχανής του καιρού». Ωστόσο, ο πιο σημαντικός λόγος είναι ότι οι εποχές δεν είναι αρκετά μεγάλες για να φτάσει το έδαφος σε ισορροπία με το περιβάλλον του (ατμόσφαιρα και θάλασσα), και αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τη θαλάσσιες περιοχές. Η θάλασσα λειτουργεί ως αποθήκη θερμότητας: έχει τεράστια θερμοχωρητικότητα και αυτό μειώνει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Ως αποτέλεσμα, οι διαφορές μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα είναι πολύ μικρότερες σε μας από ότι, για παράδειγμα, στο κέντρο της Σιβηρίας (ή τη Μογγολία), που βρίσκονται στην πραγματικότητα στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος. Το ξηρό έδαφος της Σιβηρίας θερμαίνεται και κρυώνει πολύ πιο γρήγορα απ ότι η θάλασσα. Επιπλέον, το νερό στη θάλασσα συνεχώς αναμιγνύεται, έτσι ώστε τα βαθύτερα στρώματα να συμβάλλουν στο αποθηκευτικό αποτέλεσμα, κάτι που δεν μπορεί να συμβεί στη στεριά. Η καθυστερημένη επίτευξη της ισορροπίας εμφανίζεται επίσης στην υστέρηση που εμφανίζουν οι εποχές. Οι πιο ζεστές εβδομάδες του καλοκαιριού κατά μέσο όρο δεν συμβαίνουν γύρω στο θερινό ηλιοστάσιο (περίπου 21 Ιουνίου στο βόρειο ημισφαίριο, 21 Δεκεμβρίου στο νότιο ημισφαίριο), όταν ο ήλιος φτάνει στο μέγιστο ύψος του, αλλά αργότερα με καθυστέρηση περισσότερο από ένα μήνα. Ομοίως, το χειμώνα η πιο κρύα εποχή δεν είναι το χειμερινό ηλιοστάσιο, αλλά λίγο αργότερα.

Τελικά, μπορούμε να χαιρόμαστε που η Γη περιφέρεται γύρω από τον ήλιο τόσο γρήγορα. Αν χρειαζόταν πέντε φορές περισσότερο, οι εποχές θα ήταν πέντε φορές μακρύτερες. Το έδαφος θα είχε χρόνο να κρυώσει πλήρως το χειμώνα πριν αρχίσει να ζεσταίνετε ξανά την άνοιξη, και θα είχαμε Εποχές Σιβηρίας ακόμη και στη δυτική Ευρώπη.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Everyday Physics: Unsual insights into familiar things, JO HERMANS,  UIT cambridge

ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΝΟΒΑΣ

Η νύχτα είναι πιο ήσυχη από τη μέρα: υπάρχει λιγότερη κίνηση, δεν υπάρχουν παιδιά παίζοντας, χωρίς θόρυβο από τους γείτονες. Δεν είναι λοιπόν περίεργο αυτό διοτι παρατηρείτε αμυδρούς θορύβους περισσότερο τη νύχτα παρά τη μέρα. Αλλά δεν είναι όλες οι νύχτες ίδιες – κάποιες νύχτες ακούς από μακριά τον αυτοκινητόδρομο πολύ πιο καθαρά από ό,τι σε άλλους. Ένα βράδυ εσύ ξεκάθαρα ακούς την καμπάνα της εκκλησίας, αλλά όχι μια άλλη νύχτα. Συμβαίνει κι αυτό όταν δεν υπάρχει άνεμος, οπότε ο άνεμος δεν μπορεί να είναι η εξήγηση. Ίσως η θερμοκρασία να έχει κάτι να κάνει με αυτό – ίσως αυτό όπως λυγίζει τον ήχο όπως συμβαίνει με το φως. Ο ήχος κάμπτεται, όπως συμβαίνει με όλα τα κύματα που διαδίδονται σε ένα Μεσαίο. Η κάμψη εξαρτάται από την ταχύτητα διάδοσης και την ταχύτητα του ήχου εξαρτάται περισσότερο από τη θερμοκρασία από την ταχύτητα του φωτός. Στον αέρα, η ταχύτητα του ήχου σχετίζεται με τη θερμική ταχύτητα του τα μόρια: πρέπει να περάσουν τη διαταραχή της πίεσης, και δεν μπορούν να το κάνουν πιο γρήγορα από την ταχύτητα με την οποία οι ίδιοι κίνηση. Επειδή η θερμική ταχύτητα των μορίων αυξάνεται με θερμοκρασία, η ταχύτητα του ήχου αυξάνεται με τη θερμοκρασία. (Αυτό είναι ισχύει επίσης για το φως, αν και η υποκείμενη φυσική είναι πολύ διαφορετική.

Σε μια ηλιόλουστη μέρα, ο αέρας ακριβώς πάνω από το έδαφος είναι θερμότερος από ψηλότερα, οπότε η ταχύτητα του ήχου είναι επίσης μεγαλύτερη εκεί. Επομένως, θα περιμένατε να λυγίσει ο ήχος, με τον ίδιο τρόπο που είδαμε το φως κάνει όταν δημιουργεί λακκούβες αντικατοπτρισμού. Για ηχητικά κύματα που κινούνται οριζόντια, η θερμότερη πλευρά του μετώπου κύματος είναι η ταχύτερη, και η ταχύτερη πλευρά σχηματίζει αυτόματα την εξωτερική καμπύλη, όπως είδαμε ελαφρά κύματα και κύματα στην παραλία (Εικ.1). Επομένως,ο ήχος από μια πηγή ακριβώς πάνω από το έδαφος καμπυλώνεται μακριά από τη Γη (Εικ.2). Οπως και ως αποτέλεσμα, εάν στέκεστε σε κάποια απόσταση από την πηγή ο ήχος τείνει να πάει πάνω από το κεφάλι σας και ακούτε τον ήχο λιγότερο καλά

Ένα είδος ηχητικής σκιάς μπορεί να σχηματιστεί ακόμη και εκεί όπου λίγος ήχος διεισδύει (Εικ.3). Το χαμηλότερο ηχητικό κύμα είναι αυτό που απλώς εμφανίζεται πάνω από το έδαφος. Αυτό το κύμα στη συνέχεια καμπυλώνεται από το έδαφος και αν είσαι αρκετά μακριά, περνάει εντελώς πάνω από το κεφάλι σου και εσύ να το ακούς λιγότερο.

Σε μια νύχτα χωρίς σύννεφα τα πράγματα αντιστρέφονται ακριβώς. Ο αέρας ακριβώς πάνω από το έδαφος είναι πιο κρύο παρά ψηλότερα, γιατί το έδαφος εκπέμπει εύκολα τη θερμότητά του στον καθαρό ουρανό. Οι ηχητικές ακτίνες τώρα καμπυλώνονται κάτω προς τη Γη. Ακούτε καλύτερα την πηγή του ήχου ή – εάν το ο θόρυβος είναι ενοχλητικός – η ηχορύπανση είναι χειρότερη. Αν λοιπόν ακούσετε από μακριά έναν σκύλος να γαβγίζει καλύτερα τη νύχτα παρά τη μέρα, δεν είναι σαν να το φαντάζεσαι – μάλλον είναι απλώς θέμα θερμοκρασίας ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΊΑ:Everyday Physics:Unusual insights into familiar things Jo Hermans : UIT Cambridge

Άγγελος Βασίλης Ξενοφών Γεωργάκης

Λευκή, επιβλητική, δεινή κολυμβήτρια, προικισμένος «κυνηγός», πανέμορφη και ένα από τα πρώτα… θύματα της κλιματικής κρίσης. Η Βασίλισσα του Πάγου, η πολική αρκούδα, είναι ένα από τα πιο εμβληματικά πλάσματα του Βόρειου Πόλου. Τη συναντάμε στον Αρκτικό Ωκεανό, σε μέρη του Καναδά, της Αλάσκας, της Ρωσίας, της Γροιλανδίας και της Νορβηγίας. Για όσους δεν το γνωρίζουν, είναι το μεγαλύτερο χερσαίο σαρκοφάγο ζώο του πλανήτη, αλλά θεωρείται θαλάσσιο θηλαστικό, καθώς περνά το μεγαλύτερο μέρος της ζωής της στον θαλάσσιο πάγο, προστατευμένη από την ισχυρή «πανοπλία λίπους» και την αδιάβροχη γούνα της. Η ικανότητα να εντοπίσει την τροφή της είναι εντυπωσιακή. Η εξαιρετική όσφρησή της την βοηθάει να ανιχνεύει το θήραμά της ακόμα και ένα χιλιόμετρο μακριά. Μια πολική αρκούδα περνά σχεδόν τη μισή ζωή της κυνηγώντας. Μέσα στο νερό νιώθει σαν στο σπίτι της, αφού κολυμπάει «επαγγελματικά» με ταχύτητες που αγγίζουν τα περίπου 10 χιλιόμετρα την ώρα. Κι όμως, το πραγματικό της σπίτι είναι ο πάγος και… οι πάγοι λιώνουν.

H επιβίωση της πολικής αρκούδας σημαίνει επιβίωση του πλανήτη από την κλιματική κρίση και η επιβίωση του πλανήτη από την κλιματική κρίση σημαίνει επιβίωση του ανθρώπου. Τόσο απλά είναι τα πράγματα λοιπόν αλλά και τόσο επείγουσα η ανάγκη για δράση. Οι πολικές αρκούδες εξαρτώνται άμεσα από τον θαλάσσιο πάγο για να αναθρέψουν τα μικρά τους αλλά και για να βρουν τροφή. Το ραγδαίο λιώσιμο των πάγων, λόγω της κλιματικής κρίσης, καταστρέφει λοιπόν το ίδιο τους το σπίτι. Μπορείς να φανταστείς το σπίτι σου να λιώνει; Δεν μπορούν να βρουν τροφή, γίνονται αδύναμες, τα μικρά τους δεν μπορούν να επιβιώσουν. Στην απόγνωσή τους, πλησιάζουν όλο και περισσότερο το καλοκαίρι σε κατοικημένες περιοχές για να βρουν τροφή. Έτσι είναι αναπόφευκτη η σύγκρουση – και η θανάτωσή τους πολλές φορές από τον άνθρωπο – τη στιγμή που το μόνο που πρέπει να κάνουμε είναι να προστατέψουμε το κοινό μας σπίτι για να συνυπάρχουμε αρμονικά.

Βιογραφία

• Κείμενο: https://www.wwf.gr/ti_kanoume/fysh/apeiloumena_eidh/poliki_arkouda/
• Εικόνα: https://en.wikipedia.org/wiki/Polar_bear#/media/File:Polar_Bear_-_Alaska_(cropped).jpg

Δημήτρης Τίκας, Δημήτρης Στράτος

Αυτό είναι ένα τυπικό επιστημονικό κουίζ. Έχεις δύο ίδια ποτήρια, το ένα περιέχει κόκκινο κρασί και το άλλο λευκό. Πάρτε μια κουταλιά κρασί από το κόκκινο ποτήρι και ρίξτε τη στο λευκό και ανακατεύοντας φτιάχνουμε λίγο ροζέ. Τώρα πάρτε μια ακριβώς ίση κουταλιά από αυτό το ροζέ και βάλτε το πίσω στο κόκκινο. Ποιο από τα δύο κρασιά είναι πλέον πιο «νοθευμένο» από το άλλο;

Για τους περισσότερους η απάντηση δεν είναι προφανής. Το κουτάλι του κόκκινου που μπήκε στο λευκό ήταν τελικά σκέτο κόκκινο, ενώ το κουτάλι του λευκού που μπήκε στο κόκκινο ήταν ήδη λίγο ροζέ, άρα το κουτάλι του καθαρού κόκκινου δεν είναι «λιγότερο νοθευμένο»; Από την άλλη, εκείνη η δεύτερη κουταλιά ροζέ μπήκε σε ένα ποτήρι που ήταν λιγότερο γεμάτο, οπότε μπορεί να είχε μεγαλύτερο αποτέλεσμα! Ποιο από τα δύο παίζει μεγαλύτερο ρόλο;

Η απάντηση είναι ότι κάθε ποτήρι είναι εξίσου αναμειγμένο με το άλλο. Μπορείτε να δείτε γιατί συμβαίνει αυτό, με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Ο πρώτος ο τρόπος είναι να ξεχάσετε τις λεπτομέρειες και απλώς να κοιτάξετε το τελικό αποτέλεσμα. Εσείς δεν έχετε καταστρέψει ή δημιουργήσει κανένα κρασί, άρα έχετε ακριβώς το ίδιο συνολικό ποσό όπως ξεκινήσατε. Οποιοδήποτε κόκκινο κρασί όχι στο λευκό ποτήρι πρέπει επομένως να είναι στο κόκκινο ποτήρι και καθώς το λευκό ποτήρι περιέχει το τον ίδιο όγκο τώρα με την αρχή, οποιοδήποτε κόκκινο κρασί σε αυτό έχει αντικαταστήσει την ίδια ποσότητα λευκού κρασιού, που πρέπει τώρα να είναι στο κόκκινο ποτήρι. Έτσι και τα δύο ποτήρια έχουν ακριβώς το ίδιο επίπεδο “νόθευσης”

Ένας δεύτερος, πιο αφηρημένος, τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος είναι να σκεφτείτε την περίπτωση όπου έχετε 100 κόκκινες μπάλες σε ένα ποτήρι και 100 άσπρες μπάλες στην άλλη. Μετακινήστε μια κουτάλα κόκκινες μπάλες στο λευκό ποτήρι, και μετακινήστε μια κουταλιά από το μείγμα κόκκινες/λευκές μπάλες πίσω στο κόκκινο ποτήρι. Εάν υπάρχουν τώρα 2 άσπρες μπάλες στο κόκκινο ποτήρι, πρέπει να υπάρχουν 98 κόκκινες μπάλες εκεί (γιατί είναι γεμάτο) και το μόνο μέρος που μπορούν να βρίσκονται οι άλλες 2 κόκκινες μπάλες είναι το άλλο ποτήρι. Αυτό καθιστά επίσης πολύ σαφές ότι δεν έχει σημασία αν ανακατέψετε τις κόκκινες και άσπρες μπάλες (κρασί) πριν τη μεταφορά μεταξύ των ποτηριών. Είναι πάντα αλήθεια ότι οποιεσδήποτε κόκκινες μπάλες που δεν είναι στο στο κόκκινο ποτήρι θα είναι στο λευκό, και αντίστροφα, ανεξάρτητα από τις συγκεντρώσεις.

Ο τρίτος και τελευταίος τρόπος είναι να υπολογίσετε τι ακριβώς μεταφέρεται από το ένα ποτήρι στο άλλο. Ενώ ο υπολογισμός δεν είναι περίπλοκος, είναι μακρόσυρτος λόγω όλων των κλασμάτων, οπότε θα τον αποφύγουμε.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Everyday Physics: Unsual insights into familiar things, JO HERMANS UIT cambridge

Τάσος Τάτσης & Γιώργος Τζίμας

Όταν έχει κρύο έξω νιώθουμε ιδιαίτερα κρύο, εάν φυσάει δυνατός άνεμος. Ο κινούμενος άνεμος δροσίζει περισσότερο το σώμα μας από τον ακίνητο αέρα. Αυτό συχνά ονομάζεται «αίσθηση ψύχους», δηλαδή υποκειμενική θερμοκρασία. Είναι άραγε σημαντικό να τη γνωρίζουμε όταν κάνουμε πατινάζ, ποδήλατο, ιστιοπλοΐα ή σκι; Αν το αγνοήσουμε, μπορεί να καταλήξουμε με κρυοπαγήματα.

Υπάρχουν πολλές παραπλανήσεις σχετικά με την έννοια “αίσθηση ψύχους”. Μία εφημερίδα ανέφερε ότι αν έχει αρκετό αέρα, το νερό στο ψυγείο ένα αυτοκίνητου μπορεί να παγώσει, ακόμη και όταν οι θερμοκρασίες είναι πάνω από 0°C. Αυτό είναι λάθος. Η θερμοκρασία του ψυγείου θα πέσει μέχρι να γίνει ίδια με τον αέρα και δεν μπορεί να γίνει πιο μικρή από αυτή. Η αλήθεια, ωστόσο, είναι ότι με έναν κινούμενο αέρα (άνεμο) το ψυγείο θα κρυώσει πιο γρήγορα από ό,τι στον ακίνητο αέρα. Και αυτό που ισχύει για το ψυγείο ισχύει για οποιοδήποτε αντικείμενο αιωρείται στον άνεμο: θα φτάσει στη θερμοκρασία του αέρα. (Η μόνη εξαίρεση συμβαίνει όταν κάτι είναι υγρό. Η εξάτμιση τότε απομακρύνει τη θερμότητα και μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική ψύξη, αλλά δεν μιλάμε για αυτό εδώ.)

Ωστόσο, για έναν άνθρωπο που πρέπει να παράγει θερμότητα συνεχώς για να διατηρεί τη θερμοκρασία του σώματός τους περίπου στους 37°C, ο ρυθμός απώλειας της θερμότητας είναι σημαντικός. Το περιβάλλον είναι συνήθως πιο δροσερό από το σώμα σας, επομένως το σώμα σας χάνει θερμότητα προς το περιβάλλον. Σε ακίνητο αέρα, η απώλεια θερμότητας είναι σχετικά μικρή: ακόμη και το εκτεθειμένο δέρμα περιβάλλεται από ένα μονωτικό στρώμα αέρα πάχους λίγων χιλιοστών, το οποίο το κουβαλάς μαζί σου σαν να ήταν πουλόβερ. Αυτό το στρώμα αέρα περιορίζει τις απώλειες θερμότητας και διατηρεί το δέρμα σας σχετικά ζεστό.

Αντίθετα, όταν υπάρχει άνεμος, απομακρύνει το μονωτικό στρώμα αέρα, έτσι ώστε το κρύο να φτάσει μέχρι το δέρμα σας, το οποίο κρυώνει πιο γρήγορα. Γίνεται όμως τόσο κρύο όσο θα γινόταν σε χαμηλότερη θερμοκρασία αέρα χωρίς άνεμο. Η χαμηλότερη θερμοκρασία είναι η υποκειμενική θερμοκρασία ή «αίσθηση ψύχους». Με άλλα λόγια: είναι η θερμοκρασία που ο ακίνητος αέρας θα προκαλούσε την ίδια απώλεια θερμότητας με αυτή παρουσία ανέμου.

Η εικόνα 1 δείχνει την αίσθηση ψύχους για διάφορες θερμοκρασίες και ταχύτητες ανέμου σε μέσες συνθήκες. Η αριστερή στήλη δείχνει την πραγματική θερμοκρασία του αέρα. Οι άλλες στήλες δίνουν υποκειμενικές θερμοκρασίες σε βαθμούς Κελσίου για διάφορες ταχύτητες ανέμου. Σημειώστε ότι η ταχύτητα του ανέμου είναι σχετική: αν είστε ακίνητοι και ο άνεμος φυσάει με 25 km/h, η πραγματική ταχύτητα ανέμου είναι 25 km/h. Αν όμως ο αέρας είναι ακίνητος και κινείστε στον αέρα με ποδήλατο με 25 km/h, η σχετική ταχύτητα του ανέμου είναι και πάλι 25 km/h, επομένως ένας κινούμενος ποδηλάτης θα κρυώσει πολύ περισσότερο από κάποιον που στέκεται ακίνητος.

Βλέπουμε ότι έχει μεγάλη διαφορά αν φυσάει ή όχι ένας άνεμος. Στους 0°C με άνεμο 72 km/h (ή όταν κάνετε σκι στο βουνό με 72 km/h), αισθάνεστε τόσο κρύο σα να ήταν -20°C χωρίς άνεμο. Και αν η θερμοκρασία είναι −12°C σε αυτή την ταχύτητα, μοιάζει με −39°C. Είναι σαν να βρίσκεσαι στη Σιβηρία!

Εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι 37°C (δηλαδή σε θερμοκρασία σώματος), δεν υπάρχει αίσθηση ψύχους. Ωστόσο, πιθανότατα ο κινούμενος αέρας θα σας είναι περισσότερο ευχάριστος από τον ακίνητο αέρα, γιατί ο κινούμενος αέρας εξατμίζει μερικά του ιδρώτα σου και σε δροσίζει λίγο.

Ένας διαφορετικός τρόπος να δεις όλα αυτά είναι να συνειδητοποιήσεις ότι ενώ η αίσθηση ψύχους δεν μειώνει τη θερμοκρασία, αυξάνει τον ρυθμό απώλειας θερμότητας και αυτό έχει σημασία για τους ανθρώπους και τα ζώα. Για παράδειγμα, ας πούμε ότι κάθεστε σε ηρεμία σε ακίνητο αέρα στους 0°C. Ανάλογα με τη σωματική μάζα και τα ρούχα, χρησιμοποιείτε περίπου 120 τζάουλ/δευτερόλεπτο, δηλαδή 120 watt. Ωστόσο, όταν υπάρχει άνεμος 20 m/s, θα χρειαστείτε 185 Watt για να διατηρείτε το σώμα σας σε σταθερή θερμοκρασία. Εάν η εσωτερική σας παραγωγή θερμότητας δεν αυξάνεται αρκετά γρήγορα, η θερμοκρασία σας θα πέσει και έτσι θα πάθετε υποθερμία.

• Jo Hermans, Everyday Physics: Unusual insights into familiar things, Cambridge, UIT

Ε̲π̲ι̲μ̲έ̲λ̲ε̲ι̲α̲ ̲Τ̲σ̲ι̲ό̲κ̲ο̲ς̲ ̲Π̲α̲ν̲α̲γ̲ι̲ώ̲τ̲η̲ς̲-̲Τ̲ο̲ύ̲σ̲η̲ς̲ ̲Σ̲π̲υ̲ρ̲ί̲δ̲ω̲ν̲ Ευτυχία Τσούτση, Ελευθερία Τουμανίδη

Κανείς δεν έχει κάνει ποδήλατο (ακόμα!) στο φεγγάρι. Δεν υπάρχουν δρόμοι, ούτε καν οξυγόνο. Αλλά ας υποθέσουμε ότι γίνεται. Το φεγγάρι θα ήταν ιδανικό για την επίτευξη ενός ρεκόρ: δεν υπάρχει ατμόσφαιρα (άρα δεν υπάρχει αντίσταση του αέρα) και η βαρύτητα είναι μόνο το 1/6 αυτής της Γης, οπότε η αντίσταση κύλισης είναι μόνο το 1/6 της γήινης επίσης. Φυσικά θα χρειαστείτε μια δεξαμενή οξυγόνου, που σημαίνει επιπλέον βάρος, αλλά αυτό θα είναι διαχειρίσιμο. Πόσο γρήγορα μπορείς να πας; Ο υπολογισμός είναι απλός. Δεδομένου ότι η αντίσταση κύλισης είναι η μόνη αντίρροπη δύναμη, χρειαζόμαστε μόνο μια λογική υπόθεση για τη μάζα του “σεληνιακού ποδηλάτη” και για τον συντελεστή αντίστασης κύλισης C‎_r. Ας υποθέσουμε λοιπόν ότι η μάζα είναι m = 100 kg (αφού θα έχει δεξαμενή οξυγόνου και διαστημική στολή) και C_r = 0.0045, τιμή που αντιστοιχεί σε ένα σούπερ ποδήλατο στη Γη και είναι περίπου ο μέσος όρος μεταξύ της τιμής για ένα ποδήλατο πόλης και ένα αγωνιστικό ποδήλατο. Αν αναπτύξετε 750 watts, όπως στη Γη,η τελική σας ταχύτητα είναι 3700 km/h. Αυτό δεν είναι πιο γρήγορο από τον ήχο; Βέβαια, θα είναι τρεις φορές πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου στη Γη στον αέρα σε κανονικές θερμοκρασίες. Αλλά στην σελήνη δεν έχετε πρόβλημα και με το φράγμα του ήχου αφού δεν υπάρχει ατμόσφαιρα στην οποία μπορεί να διαδοθεί ο ήχος. Πρέπει να αποφύγετε σεληνιακούς λόφους, αφού 3700 km/h είναι το μισό της ταχύτητας διαφυγής, οπότε αν ανεβείτε έναν λόφο, μπορεί να εκτοξευτείτε στο διάστημα!

          
Βιβλιογραφία
Jo Hermans, Everyday Physics: Unusual Insights into Familiar Things, 
UIT Cambridge