Sataako? Juokse vai kävele: Fysiikan salaisuus sateessa kastumisen välttämiseksi!
Olen Kuwako Ken, tiedevalmentaja. Joka päivä on koe.
Yllättävä sadekuuro, etkä omista sateenvarjoa! Oletko koskaan miettinyt, miten pääsisit perille mahdollisimman vähän kastuen? Tämä on itse asiassa pulma, joka on ollut jopa pääsykokeissa! Sitä pidetään mielenkiintoisena fysiikan kysymyksenä, jota käsitellään yhä monissa yhteyksissä.
Mutta miten toimia käytännössä? Kerroin tästä Fusi TV:n ”Chan House” -ohjelmassa (klo 11.00~) 25.1.2025 ja toimin samalla tieteellisenä asiantuntijana.
Sain kutsun ohjelmaan viime vuonna. Kuvaus tehtiin koulullani, ja minä vastasin selityksistä. Ohjelma esittelee monenlaista nippelitietoa, ja minä sain kertoa tieteellisistä aiheista helposti ymmärrettävällä ja hieman hauskalla tavalla.
Kuva on lainattu Fuji TV:n ”Chan House” -lähetyksestä 25. tammikuuta 2025. Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)
Tällä kertaa keksimääni menetelmää testattiin koomikko Wada Manjun kanssa, joka juoksi keinotekoisessa sateessa. Olin todella iloinen nähdessäni, että menetelmä todella toimi!
Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)
Nyt kerromme selkeästi, mikä se menetelmä on ja miksi se toimii!
Kuvitellaan ihminen ”suorakulmaiseksi särmiöksi”!
Katsotaanpa heti, mikä se menetelmä on, josta en ehtinyt ohjelmassa kertoa tarkemmin. Oletetaan ihminen ”suorakulmaiseksi särmiöksi” (eli laatikoksi).
Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)
Mitä ihmettä? Saatat ajatella, mutta tämä on fysiikassa yleisesti käytetty keino. Muodon yksinkertaistaminen helpottaa laskemista.Lisäksi oletetaan, että sadepisarat ovat jakautuneet tasaisesti ilmaan, ja että niitä on ρ (rho) kappaletta kuutiometriä kohden. Nyt olemme valmiita!
Lasketaan kehon etuosaan ja päähän osuvat sadepisarat!
Aloitetaan laskenta.Merkitään kehon etupinta-alaa ”Setu” ja pään pinta-alaa ”Spää”.Kun liikutaan nopeudella v [m/s], kehon etuosaan osuvien pisaroiden lukumäärä aikayksikössä (yhdessä sekunnissa) lasketaan seuraavasti:
Setu × v × ρ [kpl]
Toisaalta, päähän osuvien pisaroiden lukumäärä, kun sateen putoamisnopeus on pystysuunnassa alaspäin vsade [m/s], on yhdessä sekunnissa seuraava:
Spää × vsade × ρ [kpl]
Törmäävien pisaroiden määrä tietyn matkan aikana
Kun matka x [m] on kuljettu t sekunnissa, tuona aikana osuvien pisaroiden kokonaismäärä ilmaistaan seuraavalla kaavalla:
（Setu v ρ＋Spää vsade ρ）× t =（Setu v ρ＋Spää vsade ρ）× x/v
=Setu ρ x ＋ Spää (vsade / v)ρ x
Nyt kiinnitetään huomio tähän!
•Setu ρ x ei ole riippuvainen nopeudesta v. Eli, kävelet tai juokset, tämä osa pysyy samana!
•Spää (vsade / v) ρx pienenee, mitä nopeammin juokset. Tarkoittaa sitä, että juoksemalla kastut sateessa vähemmän!
Vinkkejä vähempään kastumiseen
Lisäksi voit käyttää erilaisia tapoja kastumisen vähentämiseksi:
1. Rapurapu-kävely (sivuttain): Vähentämällä kehon etupinta-alaa (Setu) voit vähentää edestäpäin osuvien sadepisaroita.
2. Matala liikkumisasento: Kyykistymällä voit vähentää kehon etupinta-alaa ja minimoida sateen osumisen.
Sateen pisaranopeuden hyödyntäminen
Tämän ehdot ovat erilliset yllä olevasta, mutta myös se, kuinka nopeasti sade putoaa, on tärkeä seikka. Edellisessä keskustelussa etupuolella oleva sade ei ollut riippuvainen liikkeestä, koska tiheys ei muuttunut. Mutta todellisuudessa, kun ihminen liikkuu, sade näyttää tulevan vinosti. Kallistamalla vartaloa ja luomalla kulman, etupuolelle osuva sade vähenee.
Tehdään laskelma. Seuraavat sadepisaran nopeudet (terminaalinopeudet) ovat suuntaa-antavia:
•Tihkusade (säde 0.2mm): 1.6 m/s
•Normaali sade (säde 0.4mm): 3.3 m/s
•Rankkasade (säde 1mm): 6.5 m/s
Esimerkiksi, jos sataa rankasti (terminaalinopeus 6.5 m/s) ja ihminen juoksee nopeudella 4 m/s (14.4 km/h),
arctan(4 / 6.5) ≈ 0.55 rad, mikä on noin 31 astetta.
Kallistamalla vartaloa noin 31 astetta voit saada sateen osumaan vain päähäsi. Pienellä oveluudella on mahdollista tehdä kehon etuosasta vähemmän altis kastumiselle!
Yhteenveto
Johtopäätös on: juoksemalla kastut sateessa vähemmän!
Lisäksi rapurapu-kävelyllä, matalalla asennolla ja vartalon kallistamisella voit vähentää kastumisen määrää entisestään.
Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)
Lopuksi ohjelmassa ehdotettiin ”kyykistymistä, noin 30 asteen kulmassa olemista ja huimalla nopeudella juoksemista”. Tämän perusteella Wada Manju juoksi.
Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)
Juoksun ja kävelyn ero
Kävelemällä paino nousi 150 g, juoksemalla 100 g
Eli juoksemalla kastuu vähemmän. Onpa nerokasta, että TV-kanava keksi mitata sateen määrän painonnousulla. Mahtavaa!
Kyykistymällä juostessa
50 g lisäys
Ja näin saatiin teorian mukaisesti tulos, jossa kastuttiin kaikkein vähiten.
Koomikko Wada Manjun mukaan haittapuolena on kuitenkin se, että ”se on todella uuvuttavaa”.
Kun seuraavan kerran sataa, ota tiede avuksesi ja kokeile tätä! Fysiikka antaa meille todellakin tällaisia hyödyllisiä vinkkejä arkeen. Jatkossakin tuon teille lisää ”ahaa!”-elämyksiä tarjoavia tiedeaiheita!
Kuuntele myös podcast:
Yhteydenotot ja pyynnöt
Tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Tässä on helppoja ja hauskoja tiedekokeita, jotka voit tehdä kotona, ja vinkkejä niiden onnistumiseen. Etsi lisää tietoa!
・Tietoa ylläpitäjä Kuwako Kenistä täältä
・Kaikki pyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedekokeilutunnit, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) tänne
・Artikkelipäivitykset lähetetään X:ssä (ent. Twitter)!
Kagaku no Neta -kanavalla on kokeiluvideoita!
