فیزیک ابرقهرمانی در دنیای واقعی/ وقتی آتش‌نشان با یکدست فرد سقوط‌کننده را می‌گیرد

در طول چند روز گذشته ویدیوی درباره یک آتش‌نشان لاتویایی توانسته است تا میلیون‌ها بازدیدکننده را به خود جذب کند. این ویدیو نشان می‌دهد که یک آتش‌نشان مردی که از ساختمانی سقوط کرده است را با دستان خالی می‌گیرد. این امر موجب شده است که بسیاری او را مانند یک ابرقهرمان بدانند ولی در عمل چه چیزی موجب شده است که او بتواند جان انسان یادشده را نجات دهد؟ پاسخ این سوال، فیزیک است.

در این شرایط فرد درخطر، از پنجره ساختمان آویزان است تا سرانجام پیش‌ازاین‌که آتش‌نشان‌ها بتوانند سکوی سقوط امن او را برپا کنند، از لبه پنجره سقوط می‌کند ولی یکی از آتش‌نشان‌ها او را با دستان خالی می‌گیرد. حال سؤالی که مطرح می‌شود این است که این موضوع چگونه در مفاهیم فیزیکی قابل توضیح دادن است؟

این موضوع به یک مسئله فیزیکی کلاسیک و ساده برمی‌گردد که تمامی ما در مدرسه آن را یاد گرفته‌ایم. وقتی‌که یک جسم شروع به سقوط می‌کند، به‌واسطه جاذبه زمین تحت تأثیر قرار می‌گیرد و سقوط ان با شتاب ۹٫۸ متر بر ثانیه مربع انجام می‌شود. این امر به این معنی است که در هر ثانیه از سقوط، سرعت ما به میزان ۹٫۸ متر بر ثانیه افزایش می‌یابد که این امر برابر با افزایش سرعت ۳۵ کیلومتر در ساعت است.

متأسفانه در این رخداد، مشخص نیست که فرد سقوط‌کننده از چه ارتفاعی افتاده است یا این‌که چند ثانیه قبل از رسیدن به زمین سقوط کرده است برای همین هم نمی‌توان رقمی دقیق را درباره سرعت لحظه برخورد او با آتش‌نشان در نظر گرفت. بااین‌وجود امر ساده این است که او حداقل از فاصله سه متری سقوط کرده است که موجب می‌شود سرعت او نزدیک به ۷٫۷ متر در هر ثانیه باشد. اگر این ارتفاع به دو متر کاهش پیدا کند، سرعت او ۶٫۳ متر در ثانیه خواهد بود.

از سوی دیگر موضوع مهم، گرفتن او توسط آتش‌نشان است. وقتی‌که یک فرد سقوط می‌کند، آتش‌نشان باید بتواند نیرویی برابر یا بیشتر از نیروی سقوط او را رو به بالا اعمال کند تا بتواند سرعت او را کاهش بدهد. این امر با توجه به جرم جسم سقوط‌کننده تعیین می‌شود که درزمینهٔ انسان می‌تواند بسیار متغیر باشد.

حال اگر وزن فرد سقوط‌کننده را حدود ۵۰ کیلوگرم بدانیم باید بگوییم که آتش‌نشان او را ۱٫۵ متر پیش از رسیدن به زمین گرفته است و با استفاده از این متغیرها و فرمول انرژی جنبشی می‌توان به این نتیجه رسید که آتش‌نشان یادشده باید نیرویی برابر با ۱۴۷۸ نیوتون را به سمت بالا اعمال کند تا بتواند جلوی سقوط این فرد را بگیرد. نکته جالب این است که آتش‌نشان یادشده این کار را تنها با یکدست انجام داده است و به همین دلیل نیز می‌توان گفت که او واقعاً مانند یک ابرقهرمان عمل کرده است زیرا این میزان نیرو با یکدست، عملا بسیار زیاد به‌حساب می‌آید.

5656