81 km/h:n nappaus!? Kikin yhden käden varassa lepäävä “rakkauden fysiikka” (Noita Kiki)
Hei, olen Ken Kuwako, tiedevalmentaja. Jokainen päivä on kokeilua varten!
Muistatko vielä Studio Ghiblin Kikin lähettipalvelu -elokuvan huipentuman? Sen jännittävän hetken, kun kaikki pidättivät hengitystään? Kiki kiitää luudallaan halki ilman ja nappaa viime hetkellä kiinni Tombon, joka putoaa suoraan kohti maata hallitsemattomasta ilmalaivasta. Samalla kun fanit jännittivät sankarittaren puolesta, minä tiedeintoilijana aloin murehtia jotain aivan muuta: Kestäisikö Kikin käsivarsi todella tuon repäisyn vai irtoaisiko se liitoksistaan?
【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radiona!】
Tuon sankarillisen pelastuksen takana piilee nimittäin melkoinen määrä fysiikkaa. Jos ihminen putoaa yli 80 km/h vauhtia ja hänet napataan kiinni yhdellä kädellä, tarvitaan siihen lähes yliluonnollisia voimia. Otin sekuntikellon kauniiseen käteen, laskin animaation ruudut ja käytin lukiofysiikan impulssiperiaatetta simuloidakseni tilanteen. Voiko rakkauden voima todella kumota fysiikan lait? Selvitetäänpä se yhdessä! 
Kohtalon hetki: Kiki nappaa Tombon! Katsotaanpa tarkemmin…
Tombon putoamisnopeus: Sekunnit kertovat totuuden
Ensin meidän on selvitettävä, kuinka lujaa Tombo oikein putosi. Kun tarkkailemme animaatiota, kuluu siitä hetkestä, kun Tombo irrottaa otteensa köydestä siihen, kun Kiki nappaa hänet, noin 3,5 sekuntia. Mukana on kuitenkin hieman elokuvallista dramatiikkaa: hidastuksia ja yleisön järkyttyneitä kasvoja. 
Kun karsimme tästä pois ”elokuvalisän” (noin 1,20 sekuntia), todellinen putoamisaika on noin 2,30 sekuntia. Tästä voimme laskea nopeuden. Jos käytämme putoamiskiihtyvyyttä g = 9,8 m/s^2, saamme nopeudeksi v = gt.
Tämä vastaa noin 81 km/h nopeutta! Tombo siis syöksyi Kikiä kohti samalla vauhdilla kuin ammattilaispelaajan heittämä pesäpallo.
Kikin käteen kohdistuva isku: 3 900 Newtonia!?
Nyt pääsemme itse asiaan eli liikemäärään ja impulssiin. Kiki nappaa Tombon, joka kiitää 81 km/h vauhdilla, ja pysäyttää hänet lähes välittömästi. Pysähtymiseen kuluva aika on arviolta vain 0,33 sekuntia. Jos oletamme Tombon painavan 50 kg, voimme laskea käsivarteen kohdistuvan keskimääräisen voiman:
1. Lasketaan liikemäärän muutos (massa × nopeuden muutos):
2. Lasketaan voima (impulssin kaavalla):
Lisäksi Kikin on kannateltava Tombon paino pysähdyksen jälkeen (G = 50 × 9,8 = 490 N). Yhteensä Kikin käteen kohdistuu siis hetkellisesti noin 3 905 Newtonin voima. Jos muutamme tämän helpommin ymmärrettäväksi massaksi, se vastaa huimaa 398 kilogrammaa! Kikin yhdessä käsivarressa roikkuu siis yhtäkkiä kahdeksan Tombon paino.
Tavalliselta ihmiseltä tässä tilanteessa joko menisi olkapää sijoiltaan tai lihakset repeäisivät. Noidan fysiikka on todellakin kunnioitettavaa!
Vielä hurjempaa: Toinen käsi pitelee lattaharjaa
Kaikkein uskomatonta on kuitenkin Kikin toinen käsi. Samalla kun hän kannattelee Tomboa yhdellä kädellä, hän puristaa toisella kädellä lattaharjaa säilyttääkseen nostovoiman.
Harjaa pitelevään käteen kohdistuu paitsi Kikin oma paino, myös Tombon kannattelemisesta syntyvä vastavoima. Pysyä ilmassa tuollaisen kuorman alla… se ei ole enää pelkkää lihasvoimaa. Se on ”Minä pelastan sinut!” -tahtoa (tai magiaa), joka venyttää fysiikan lakien rajoja. Ehkä juuri siksi tuo kohtaus koskettaa meitä niin syvästi: Kiki voittaa mahdottomat fysiikan haasteet puhtaalla päättäväisyydellä.
Fysiikka paljastaa tarinoiden todellisen suuruuden
Kun katsoo animaatioita sekuntikellon ja kaavojen kanssa, hahmojen uroteot muuttuvat entistä todellisemmiksi. Viihteen maailma on täynnä tieteen siemeniä. Kun miettii ”mitä jos tämä tapahtuisi oikeasti?”, tutuista elokuvista tulee entistäkin mielenkiintoisempia.
Kikin lähettipalvelu esitettiin hiljattain televisiossa, ja uskon monen muunkin katsoneen sen. Ghibli-fanina olen vieraillut Mitakan Ghibli-museossa useita kertoja, mutta juuri Kikin tarina tuntuu avautuvan uudella tavalla aina, kun sen katsoo eri ikäisenä.
Laskiessani noita voimia, jotka kohdistuvat Kikin käteen, katsoin samalla elokuvaa ja huomasin jotain tuttua. Kaupungin talot ja katot muistuttivat minua Ruotsin Gotlannissa sijaitsevasta Visbystä. Olen vieraillut siellä aiemmin, ja se onkin yksi Kikin kotikaupungin esikuvista. Tässä on ottamani kuva:
Se on vanha kauppakaupunki, jota ympäröivät historialliset muurit. Kuva on otettu kirkon vieressä olevalta kukkulalta. Kaupungin tunnelma ja arkkitehtuurin kauneus, erityisesti holvirakenteet, ovat upeita. Kävellessä siellä tuntuu todellakin siltä, kuin olisi eksynyt suoraan elokuvan maailmaan.
Löysin sieltä myös näyttelyesineitä, jotka havainnollistivat holvirakenteen kestävyyttä. Olen koonnut niistä tietoa tänne:
Gotlanti on hieman haastava paikka matkustaa lentoyhteyksien vuoksi, mutta jos olet Ghibli-fani, se on ehdottomasti vierailun arvoinen. Suosittelen suunnittelemaan matkan!
Ota yhteyttä ja lue lisää
Tiede on lähempänä kuin uskotkaan! Täältä löydät hauskoja tiedekokeita kotona tehtäväksi ja selkeitä selityksiä ilmiöille. Tutustu rohkeasti!
Blogini sisällöstä on julkaistu kirja. Lisätietoja täältä.
Lisätietoa minusta (Ken Kuwako) löydät täältä.
Yhteydenotot (kirjoituspyynnöt, luennot, tiedepajat jne.) onnistuvat täällä. – Seuraa päivityksiä myös X-palvelussa!
Tiedevinkkikanava tarjoaa koe-videoita!
