Отвечаем на ваши гипотетические вопросы с точки зрения физики

Падение с гелием

Оригинал: Falling With Helium

Что, если выпрыгнуть из самолета с парой баллонов гелия и большим сдутым шаром, а потом, в падении, наполнить шар гелием? Как долго нужно падать, чтобы шар замедлил меня достаточно для безопасного приземления?

— Колин Роу

Как бы нелепо ни звучало, это, судя по всему, возможно.

Падение с большой высоты — это опасно[источник?]. Шар действительно может помочь спастись, но обычный гелиевый воздушный шарик с вечеринки, очевидно, не поможет.

Ты был не лучшим выбором на пост председателя совета по безопасности на транспорте.

Если воздушный шар достаточно большой, нам даже не понадобится гелий. Шар будет работать как парашют, уменьшая скорость падения до несмертельной.

Что неудивительно, ключ к выживанию — избежать приземления на высокой скорости. Как сообщается в одной медицинской статье[1],Хью де Хэйвен. Механический анализ выживания после падений с высоты от пятнадцати до сорока пяти метров. // Предотвращение увечий. — 6(1):62-b-68.

Очевидно, конечно, что скорость или высота падения сами по себе не наносят повреждений <…> однако быстрое изменение ускорения, как это бывает при падении на бетон с высоты в десять этажей, — другое дело.

…что является просто многословным вариантом старой поговорки «убивает не падение, а внезапная остановка в конце».

Чтобы работать как парашют, воздушный шар, наполненный воздухом вместо гелия, должен быть 10–20 метров в диаметре — слишком большим, чтобы надувать его переносными баллонами. Можно было бы наполнять шар окружающим воздухом с помощью мощного вентилятора, но, если так рассуждать, с таким же успехом можно просто взять парашют.

Гелий

С гелием всё становится легче.

Нужно не так много шаров с гелием, чтобы поднять человека. В 1982 году Ларри Уолтерс пролетел над Лос-Анджелесом на садовом стуле, поднятом метеозондами, достигнув высоты в несколько километров. После прохождения воздушного пространства международного аэропорта Лос-Анджелеса он спустился, прострелив несколько шаров из пневматического ружья.

После приземления Уолтерс был арестован, хотя у властей были проблемы с тем, что ему инкриминировать. Инспектор по безопасности Федерального авиационного агенства сказал тогда New York Times: «Мы знаем, что он нарушил что-то из Федерального закона об авиации, и выдвинем обвинение, как только решим, что именно»[2].«Пилот воздушного кресла утверждает, что полёт воплотил мечту всей его жизни» // New York Times. — 4 июля 1982 года.

Относительно малого шара с гелием — определённо меньшего, чем парашют — хватит для замедления падения, но по сравнению с праздничными воздушными шариками он всё равно будет огромным. Самые большие потребительские баллоны с гелием вмещают около 7 000 литров, и придётся опустошить по меньшей мере десяток баллонов, чтобы воздушный шар выдержал человеческий вес.

Это придётся делать быстро. Баллоны со сжатым гелием имеют обтекаемую форму и обычно тяжелы, а значит, у них высокая предельная скорость. У вас будет только несколько минут на то, чтобы использовать их все. (Как только вы опустошите очередной баллон, можно его выбросить.)

Нельзя обойти эту проблему, просто передвинув выше стартовую точку. Поскольку воздух в верхних слоях атмосферы довольно разреженный, то всё, что падает из стратосферы или с большей высоты, летит на очень высоких скоростях, пока не попадёт в нижние слои атмосферы, после чего медленно опускается остаток пути. Это справедливо для всего: от маленьких метеоритов[3]К моменту удара о Землю метеориты замедлялись до нескольких сотен километров в час. до Феликса Баумгартнера[4].Джейсон Мартинец. Падая быстрее скорости звука // Wolfram Blog. — 24 октября 2012 года[#].Доступен перевод. — Прим. пер.

Рис. 2: AAAAAAAAAAAAAAA!

Но если надуть шар быстро (возможно, присоединив несколько баллонов одновременно), то можно замедлить своё падение. Только не используйте слишком много гелия, а то закончите как Ларри Уолтерс — зависнете на высоте в 5 км.

Кликните на ссылку, затем кликните и тащите.

http://xkcd.com/1110

Проводя исследования для этой статьи[5],В дополнение: когда я подсчитывал скорости столкновения для этой статьи, то наткнулся на обсуждение про выживание после падения с высоты на форуме Straight Dope. В одном из постов кто-то сравнил падение с высоты с попаданием под автобус. Другой пользователь, медицинский эксперт, ответил, что это плохое сравнение:«Когда человека сбивает машина, подавляющее большинство при этом проходит не под, а над ней. Голени ломаются, и человека подбрасывает в воздух. Обычно после этого его бьёт о капот, и часто затылком о лобовое стекло, оставляя на стекле звездообразную трещину и, возможно, клок волос. Потом его перебрасывает через машину. Человек ещё жив, хотя у него сломаны ноги и, возможно, болит голова от несмертельного удара о лобовое стекло. Он умирает, когда падает на землю. От раны головы».Мораль: не связывайтесь с медицинскими экспертами. Они очень суровы. я несколько раз умудрился заблокировать свою копию Mathematica дифференциальными уравнениями на тему воздушных шаров, а затем мой IP-адрес заблокировали на Wolfram|Alpha за превышение лимита запросов. В форме апелляции меня попросили объяснить, решение какой задачи потребовало такого количества запросов, и вот что я ввёл:

Прости, Вольфрам.

Я считал, сколько баллонов с гелием нужно взять с собой, чтобы надуть воздушный шар, достаточно большой для того, чтобы использовать его как парашют и замедлить падение с реактивного самолёта.

Надеюсь, они проникнутся.