بلند کردن ساختمان توسط سوپرمن، تعبیری هجوآمیز از فیزیک

بلند کردن ساختمان توسط سوپرمن، تعبیری هجوآمیز از فیزیک

شما نمی‌توانید با استفاده از قوانین استاندارد فیزیک نیروی سوپرمن، پرواز کردنش یا دیدش با اشعه ایکس را توضیح دهید. تقریباً همه‌ی کارهایی که او قادر به انجام آن است از لحاظ فیزیکی غیرممکن هستند. اما مردم با این تغییر واقعیت مشکلی ندارند. درواقع همین موضوع است که کارهای ابرقهرمانان را جالب می‌کند. آن‌ها لازم نیست برای سرگرم‌کننده بودن کارهای واقع‌بینانه انجام دهند.

اما طبق گفته رت آلن، استاد دانشگاه جنوب شرقی لوئیزیانا و نویسنده این مقاله، گاهی اوقات این موضوع از خط قرمز عبور می‌کند. با نگاهی به صحنه‌ای از فیلم «لیگ عدالت» می‌بینیم که فلش و سوپرمن تلاش می‌کنند تا مردم را از شهری که در حال نابودی است نجات دهند. در این صحنه فلش در حال هل دادن یک کامیون است که مردم در آن حضور دارند. او با سرعت بسیار بالایی آن کامیون را هل می‌دهد و مردم را به سلامت به نقطه‌ی امنی می‌رساند. اما سوپرمن به‌جای نجات چند نفر، در حال پرواز در بالای شهر است در حالی‌که یک ساختمان کامل را حمل می‌کند.

رت آلن در این‌باره گفت: «این‌ همان صحنه‌ای است که من با آن مشکل دارم. برای من مهم نیست که سوپرمن می‌تواند پرواز کند. حتی برای من مهم نیست که او می‌تواند در حال حمل یک ساختمان پرواز کند. بلکه آنچه که برای من عجیب است شیوه حمل این ساختمان توسط او است.» او در ادامه با استفاده از قوانین فیزیک این موضوع را به چالش می‌کشاند.

سوپرمن/Superman

در تصویر بالا نحوه حمل ساختمان توسط سوپرمن نشان داده شده است. طبق گفته نویسنده این مقاله، در این تصویر دو مشکل فیزیکی وجود دارد (البته او با قسمت ابرقهرمانانه که شامل پرواز کردن و بلند کردن اجسام سنگین است مشکلی ندارد). مشکل اول مربوط‌به فشار است. فشار نسبت نیروی واردشده (توسط سوپرمن) به سطح تماس ( اندازه دست سوپرمن) است.

او در ابتدا به تخمین فشار بین دست‌های سوپرمن و ساختمان پرداخته است. در مرحله اول او جرم ساختمان را محاسبه کرد. ابعاد این ساختمان برابر با ۴۰ × ۱۵ × ۱۵ متر است. با این ابعاد حجم ساختمان برابر با ۹ هزار متر مکعب است. او برای محاسبه جرم به شیوه زیر عمل کرد:

من چشمانم را می‌بندم و فرض می‌کنم که این ساختمان در آب شناور است (بدون هیچ نشتی). اما چرا من به ساختمان شناور اهمیت می‌دهم؟ زیرا اگر یک سوم ساختمان در آب شناور باشد، چگالی ساختمان یک سوم آن مقدار آب است. از آنجایی‌که آب چگالی برابر هزار کیلوگرم در هر متر مکعب دارد، چگالی ساختمان در حدود ۳۳۳ کیلوگرم در هر متر مکعب خواهد بود. با استفاده از حجم و چگالی، می‌توان جرم ساختمان را محاسبه کرد.

او سپس با استفاده از جرم به دست آمده، و ازطریق ضرب میدان گرانشی (g = ۹.۸ N/kg)، نیروی گرانش رو به پایین را محاسبه کرد. این بدین معنی است که سوپرمن باید با نیرویی رو به بالا معادل ۳۰ میلیون نیوتن به ساختمان وارد کند. بله درست است، این نیروی بسیار زیادی است ولی او سوپرمن است و به همین دلیل است که کلمه «سوپر» را درکنار نام خود دارد.

رت آلن سپس با استفاده از این نیرو به محاسبه فشار پرداخت. برای محاسبه فشار، او تنها به تخمین سطح تماس که همان دست‌های سوپرمن است، نیاز داشت. با فرض اینکه سوپرمن دست‌های بزرگی دارد، او فرض کرد که سطح تماس برای هر دست یک مربع ۱۵ سانتی‌متری در یک طرف است. با این فرض، مجموع سطح تماس برابر با ۰/۰۴۵ متر مربع خواهد بود. درنهایت او با استفاده از اندازه سطح تماس و نیرو به محاسبه فشار سطح تماس پرداخت که مقداری برابر با ۶۷۰ مگاپاسکال به دست آمد. بله، این مقدار فشار بسیار زیادی است.

مقاله‌های مرتبط:

هر ماده‌ای می‌تواند تا یک اندازه‌ی مشخص، فشاری که به آن قدرت فشرده‌سازی می‌گویند، تحمل کند. اگر مقدار فشار واردشده به آن ماده از این مقدار بالاتر برود، ماده دچار شکست می‌شود که می‌تواند شامل خرد شدن، تکه شدن یا هر چیز بد دیگری باشد. آجرها قدرت فشرده‌سازی برابر با ۸۰ مگاپاسکال دارند. در نتیجه با فشار واردشده توسط سوپرمن باید خرد شوند. گرانیت نیز قدرت فشرده‌سازی برابر با ۱۳۰ مگاپاسکال دارد. حتی فولاد هم احتمالاً با همچین فشاری خرد خواهد شد.

رت آلن ادامه داد:

من مطمئن نیستم که جنس کف ساختمان چیست، ولی تصور می‌کنم که با وارد کردن فشار توسط سوپرمن به کف ساختمان، باید از وسط می‌شکست. این موضوع خیلی ناخوشایند خواهد بود. او می‌خواهد که ساختمان را بلند کند ولی ناگهان به‌جای آن درست از وسط آن به سمت بالا پرواز می‌کند. این موضوع درست مانند تلاش برای برداشتن یک کاپ کیک با استفاده از یک خلال دندان است. درواقع من این موضوع را امتحان کردم. همان‌طور که می‌بینید چنین چیزی اصلاً ممکن نیست. و این موضوع برای سوپرمن و بلند کردن ساختمان نیز صادق است.

سوپرمن/Superman

اما صبر کنید. این موضوع بدتر از آن است که شما فکر می‌کنید. مشکل دیگری نیز در در حمل ساختمان توسط سوپرمن وجود دارد. با فرض اینکه چیزی در مرکز ساختمان وجود دارد که از خرد کردن کف آن توسط سوپرمن جلوگیری می‌کند، او همچنان نمی‌تواند این ساختمان را بلند کند.

اگر سوپرمن این ساختمان را از وسط بلند کرده، چه چیزی لبه‌های ساختمان را نگه داشته است؟ پاسخ این است که دیگر قسمت‌های ساختمان لبه‌ها را نگه داشتند. برای فهم بهتر این موضوع به بلوک دیاگرام رسم‌شده توسط نویسنده‌ی مقاله نگاه کنید که نیروی وارده به دو قسمت مختلف ساختمان را نشان می‌دهد.

سوپرمن/Superman

برای بلوکی که در سمت چپ ساختمان است، اساساً دو نیرو وجود دارد. یک نیروی گرانش رو به پایین، و همچنین یک نیرو به سمت باالا نیز وجود دارد تا تعادل این بخش از ساختمان را حفظ کند. این نیروی رو به بالا از بخش‌های دیگر ساختمان که به این بخش متصل هستند، تأمین می‌شود.

حال به قسمت میانی ساختمان توجه کنید. این قسمت نیز یک نیروی گرانشی رو به پایین دارد. اما نیروی رو به پایین دیگری که از طرف قسمت‌های دیگر ساختمان است نیز در این قسمت وجود دارد. بله درست است، نیروها به‌صورت جفت هستند. اگر بعضی از قسمت‌های سمت چپ ساختمان به سمت بالا نیرو وارد می‌کنند، پس نیرویی که سمت چپ ساختمان به قسمت‌های دیگر ساختمان وارد می‌کند باید رو به پایین باشد. ماجرا بدتر از آنچه است که شما فکر می‌کنید. هر قطعه‌ای که نزدیک مرکز ساختمان حرکت می‌کند، باید قسمت‌های بیشتری از ساختمان را پشتیبانی کند. درنهایت این نیروی داخلی آن‌قدر زیاد خواهد شد که از نیروی ساختاری مواد به‌کاررفته در ساختمان بیشتر خواهد شد.

نویسنده مقاله برای نشان دادن این موضوع آزمایش دیگری را طراحی کرده است. او در این آزمایش از چوپ پنبه‌های کوچکی استفاده کرده و  با اتصال آن‌ها به یکدیگر، آن‌ها را به شکل یک ساختمان کوچک در آورده است. در ادامه خواهید دید که با وارد کردن نیرو از وسط به این ساختار چه پیش خواهد آمد.

سوپرمن/Superman

همه چیز به نظر خوب می‌رسد. ولی اگر با اضافه کردن تعدادی چوپ پنبه ساختمان را بزرگتر کرد، چه پیش خواهد آمد؟

در تصویر زیر نتیجه را مشاهده می‌کنید.

سوپرمن/Superman

همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، با اضافه کردن تعداد بیشتری چوپ پنبه، وزن آن‌ها برای سیم‌ها زیاد خواهد بود و در نتیجه کل سازه خم شده است. اگر این سازه یک ساختمان واقعی بود، حتماً می‌شکست.

اگر شما می‌خواهید حرکت برداشتن یک ساختمان توسط سوپرمن را شبیه‌سازی کنید، می‌توانید سعی کنید تا کل یک کیک شکلاتی را با استفاده از یک خلال دندان که در وسط آن قرار دارد، بردارید. حتی اگر خلال دندان به داخل کیک فرو نرود، کیک بدون صفحه‌ای که زیرش باشد، سقوط خواهد کرد. و چه کسی حاضر است خرده‌های آن‌را جمع کند؟ سوپرمن؟

درباره محمد حسینی راد

چند سالی هست که در دنیای دیجیتال مشغول فعالیتم. کارشناسی ارشد نرم افزار خوندم و از اینکه دارم مطالب مرتبط با زمینه کاری خودم را انتشار می دهم بسیار خرسندم.

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *