Муравьи выживают при падении с любой высоты из-за крайне низкой терминальной скорости. Благодаря ничтожной массе и относительно большой площади поверхности, сопротивление воздуха (сила трения) уравновешивает силу тяжести на очень раннем этапе падения. Скорость муравья в этот момент перестает расти и составляет всего около 6 км/ч. Удар на такой скорости не способен повредить прочный хитиновый экзоскелет насекомого.
Возьмите в руку обычного садового муравья. Почувствуйте это едва уловимое щекотание крошечных лапок на Вашей ладони. Найдёте не сразу тот миг, когда он решит совершить «прыжок веры» с кончика Вашего пальца. Шлёп! Он упал на землю с высоты человеческого роста - это как если бы Вы упали с вершины Эйфелевой башни. Но посмотрите на него: он встряхнулся и как ни в чем не бывало побежал дальше.
Многие полагают, что муравьи просто «сделаны из резины» или обладают сверхъестественной прочностью. Яков Исидорович Перельман, впрочем, призывал верить не в сказки, а в соотношение площади и веса. Для маленького существа наш прозрачный воздух - это вовсе не пустота, а плотный, вязкий кисель, который бережно подхватывает его на лету. Степенно. Торжественно. И очень медленно.
Остановитесь на полминуты. Не листайте. Попробуйте представить: что случилось бы с Вами, если бы воздух внезапно стал для Вас густым, как мед? Смогли бы Вы тогда разбиться, упав со скалы?
Кто тормозит падение в «пустоте»?
Звучит странно, но скорость падения объекта не может расти до бесконечности. Когда Вы падаете, воздух бьет Вас в лицо - это сила сопротивления. Чем быстрее Вы летите, тем сильнее этот встречный удар. Рано или поздно наступает момент, когда воздух давит вверх так же сильно, как Земля тянет вниз. Ускорение прекращается. Вы летите с постоянной скоростью.
Для человека эта «терминальная скорость» составляет около 200 км/ч. Удар об асфальт на такой скорости фатален. Но муравей - совсем другое дело. Его вес ничтожен, а лапки и ворсинки создают огромное трение. Его личный предел скорости - всего 6 километров в час. Это скорость неспешной прогулки аристократа по дорожкам парка. Убиться на такой скорости невозможно. Перельман в своё время писал: «Слон разбивается, человек калечится, муравей - лишь отряхивает пыль».
Хитиновая броня и законы инерции
Но скорость - это лишь половина секрета. Вторая половина - в устройстве самого тела. У нас с Вами скелет спрятан внутри, а снаружи - мягкие ткани. При ударе кости ломаются, а органы повреждаются от резкой остановки. Муравей же носит свой скелет снаружи. Его хитиновый панцирь - это идеальный амортизатор и бронежилет в одном флаконе.
Честно говоря, муравью даже не нужно специально группироваться. Его инерция настолько мала, что энергия удара просто мгновенно рассеивается в упругой оболочке. В своё время Перельман объяснял это на примере пушинки: попробуйте разбить пушинку тяжелым молотком. Не получится, потому что она слишком легкая, чтобы сопротивляться удару. Муравей - это «пушинка в доспехах». Степенно. Торжественно. Вечно.
«А вы знали?»: Почему муравьи боятся воды больше высоты?
Для существа, которое не может разбиться, самой страшной угрозой становится поверхностное натяжение воды. Обычная капля для муравья - это липкий капкан, из которого невозможно выбраться. Силы, которые спасают его при падении, работают против него в луже. Яков Перельман любил показывать это противоречие: природа дает абсолютную защиту в одной стихии и расставляет смертельные ловушки в другой.
Что далее
Мы вернёмся в Ваш дом. «Как работает пылесос?» Мы узнаем, почему это устройство на самом деле ничего не «сосёт», и как атмосферное давление заталкивает пыль в мешок вместо Вас.
Читайте также:
Подпишись на канал Перельман «А вы знали?», чтобы видеть мир глазами настоящего исследователя. А Вы когда-нибудь спасали муравья из воды? Напишите о своей «спасательной операции» в комментариях!
Канал «А вы знали?» - задачи, фокусы и наука. Каждый день - повод удивиться.