Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - стр. 48

Но в воздухе, особенно при высоких скоростях, сила трения скорее пропорциональна относительной скорости в квадрате: F = kν². Это значит, что с ростом скорости трение увеличивается гораздо быстрее[5]. Для других случаев ни один из этих законов по-настоящему не проверен, и мы постепенно переходим от одного к другому.

Нам пока что достаточно констатировать, что трение растет при увеличении скорости, что уже позволяет сделать несколько интересных выводов.

Когда вы прыгаете из летящего самолета, на вас действуют две силы: ваш вес и сила сопротивления воздуха. По мере того как вы падаете, ваша скорость увеличивается благодаря весу. Но чем выше ваша скорость, тем сильнее трение воздуха, тогда как ваш вес не увеличивается ни на грамм. Таким образом, вы быстро достигнете скорости, при которой сила трения станет равна вашему весу: на этом этапе две силы уравновесят друг друга, и ускорение исчезнет. Ваша скорость станет стабильной и останется такой до конца.

Это значит, что прыжок со скалы высотой 1000 м или с самолета на пятикилометровой высоте даст почти один и тот же эффект: в момент, когда вы коснетесь земли, ваша скорость в обоих случаях будет идентичной, потому что вы успеете достичь предельной скорости, когда обе силы будут уравновешены. Единственный способ изменить вашу скорость при приземлении – изменить коэффициент трения: этого просто достичь, увеличив свою «парусность», то есть подставив ветру как можно более широкую поверхность. Таков принцип действия парашюта, который настолько снижает предельную скорость, что позволяет приземлиться безболезненно, какой бы ни была высота прыжка.

И напротив, уменьшения «парусности» стремятся достичь при производстве некоторых автомобилей, самолетов и высокоскоростных поездов. Улучшение аэродинамики транспортного средства поможет снизить движущую силу для поддержания заданной скорости.

Вездесущность трения неизбежных на Земле текучих сред помогает понять старую ошибку Аристотеля. Чтобы уравновесить трение текучей среды, пропорциональное скорости, необходимо, чтобы движущая сила была также пропорциональна скорости: чем быстрее едет машина, тем большую силу надо приложить, чтобы поддерживать скорость постоянной.

Так, заданная сила позволяет достичь заданной скорости, но не заданного ускорения: в качестве определения силы нам хочется написать F^>→; = kν^>→; (где ν^>→; – скорость), а не F^>→; = ma^>→; (где a^>→; – ускорение).

Вот почему Аристотель писал: «Чем выше скорость, тем больше сила, которая на нас действует, и тем сильнее нас прижимает к сиденью». Тогда как на деле нас прижимает к сиденью при сильном