Насколько сильным будет Джон Картер на Марсе?

Простой ответ заключается в том, что человеческие мышцы и скелеты предназначены для управления определенным весом , а не массой. Это означает, что (в среднем) человек на Марсе может поднять в 3 раза больше массы , чем на Земле. Это потому, что гравитация на поверхности Марса примерно в три раза меньше, чем на Земле, поэтому все весит в 3 раза меньше. Мы также знаем из исследований астронавтов, что плотность костей и мышечная масса у людей снижаются, когда они не находятся в гравитационном поле Земли, поэтому мы ожидаем, что «марсианские» люди будут иметь меньшую силу, чем «земные». Насколько это невозможно узнать без расширенных исследований, но это основная причина того, что любое пилотируемое путешествие на Марс потребует соблюдения режима физических упражнений.

Тем не менее, я ограничу остальную часть этого ответа «земляными» людьми на Марсе, которые, как я уже заявил, должны быть в состоянии поднять в 3 раза больше массы на Марсе.

Но...

Марс не поддерживает жизнь. Таким образом, это означает, что вместо того, чтобы носить до 5 кг одежды, человек, скорее всего, будет носить более 15 кг защитного костюма. Наверное, больше. Это будет препятствовать их движению и гибкости, а это означает, что некоторые мышцы просто не могут работать при подъеме определенных предметов. Дизайн защитного костюма будет иметь решающее значение для понимания того, какой эффект это может иметь, но самые большие группы мышц в теле — это большие ягодичные мышцы (ягодицы), подколенные сухожилия и четырехглавые мышцы; мы используем их намного чаще, чем кажется, в повседневной жизни, особенно если вы делаете это правильно, и суставы в костюме для защиты от окружающей среды должны быть довольно гибкими, чтобы вы могли использовать их правильно.

Даже когда вы поднимаете вещи, вы с меньшей вероятностью задействуете мышцы рук, такие как бицепсы, по сравнению с грудными мышцами груди. Насколько гибка нагрудная пластина в большинстве скафандров? Я тоже не знаю, но предполагаю, что не очень.

Но...

Предположим, что человек МОЖЕТ дышать в более легкой атмосфере Марса. Конечно, вы избавляетесь от защитного костюма и ограничений гибкости, но нехватка кислорода на уровне давления вызовет другие проблемы.

Есть веская причина, по которой многие бегуны на длинные дистанции приезжают из высокогорных стран Африки; большие высоты означают более низкие уровни кислорода. Это означает, что когда они спускаются на уровень моря, им легче насыщать мышцы кислородом посредством регулярного дыхания, и это приводит к более длительному и лучшему устойчивому выделению энергии мышцами с течением времени.

На Марсе, скажем, давление не убило вас, и вы могли бы получить достаточное количество кислорода, чтобы жить, этого было бы недостаточно, чтобы вести постоянную физическую активность. Итак, вы можете бросить бейсбольный мяч в 3 раза дальше, чем на Земле, но вы не сможете сделать это 100 раз подряд.

Но...

Говоря о бросках, это одна из тех областей, которые на самом деле являются ХОРОШИМИ новостями. Поскольку атмосфера настолько разрежена, любой предмет, который вы бросаете, меньше сопротивляется ветру. Это означает, что даже если вы не можете делать это снова и снова, при первом броске вы, вероятно, сможете бросить что-то во много раз большее, чем в 3 раза превышающее земное расстояние. Атмосферное давление Марса составляет примерно 0,6% от давления на уровне моря на Земле, а это означает, что мяч не будет иметь почти никакого сопротивления по сравнению с броском с Земли. Но такие предметы, как бумажные самолетики и дротики, не получат такого же бонуса, потому что они уже спроектированы так, чтобы быть максимально аэродинамическими. Вы все равно получите более чем 3-кратное расстояние на Javelin, но вы, вероятно, получите МЕНЬШЕ на бумажном самолете, потому что под крыльями не будет ветра, чтобы говорить о попытке сохранить направление (там '

Так...

Либо вы носите скафандр, который ограничивает вашу гибкость, и в этом случае вам будет трудно использовать свои мышцы таким же образом (но вы, вероятно, все равно сможете поднять больше, чем на Земле), или

Вы не носите скафандр, но атмосфера такова, что у вас, возможно, будет шанс поднять или бросить очень мало вещей, прежде чем у вас кончится затяжка (но вы, вероятно, поднимете или бросите эти несколько вещей дальше, чем на Земля).

В любом случае победителями становятся питчеры (бейсбол), боулеры (крикет) и толкатели ядра (легкая атлетика). Метатели копья, лучники и другие мало что получают, а тяжелоатлеты в любом случае попадают в беду.

Но (и это мой последний)...

Все ставки сняты, если вы находитесь ВНУТРИ контролируемой атмосферы без скафандра. Теоретически вы сможете поднять в 3 раза больше массы, ИЛИ переместить такое же количество массы в 3 раза быстрее, ИЛИ какую-то комбинацию этих действий. Все будет зависеть от того, сколько энергии ваши мышцы могут высвободить и как быстро. Метатели мяча теряют в этом случае преимущество отсутствия сопротивления ветра, и преимущество возвращается к тяжелоатлетам и метателям копья.

Это второй ответ, потому что он такой же, как мой первый, только другой.

Видео от людей, высадившихся на Луне, показывает то, что некоторые могут счесть противоречием.

Они двигаются МЕДЛЕННЕЕ в гораздо меньшей гравитации. Разве они не могли бы двигаться БЫСТРЕЕ, если бы весили меньше? Они должны быть в состоянии просто промелькнуть вокруг.

Но вот объяснение.

Сила равна произведению массы на ускорение.

Итак, если человек встает с места, скажем, за полсекунды на земле, человеческая мышца прикладывает определенную силу в течение заданного времени для достижения правильного ускорения. Чем больше сила прилагается, тем больше ускорение и человек быстрее встает. Чем меньше сила приложена, тем меньше ускорение. Человек встает медленнее.

Если человек сейчас хочет встать с места в тот же период времени на Луне, точно такая же сила должна быть приложена в течение точно такого же времени, чтобы достичь такого же ускорения. Масса на Луне такая же, как на Земле. Но вот проблема. Человек хочет ПРЕКРАТИТЬ стоять. Остановка осуществляется под действием силы тяжести. На Земле тормозная сила намного больше, чем на Луне. На самом деле, на Луне человек «остановится» примерно в пяти метрах от земли. Не совсем то, что было задумано.

Так что, чтобы просто встать, а не подпрыгнуть, нужно приложить намного меньше усилий. Но масса та же, поэтому ускорение меньше. Если ускорение меньше, то для завершения движения требуется больше времени.

Ходьба такая же. Если вы хотите идти по Луне с той же скоростью, что и по Земле, вы должны ускоряться одинаково. Поскольку масса одинакова, вы должны приложить ту же силу. Но гравитация не тянет вас обратно на Луну с той же скоростью, что и на Землю. Вы не вернетесь в тот же период времени. Этот первый шаг на Луну очень долгий. Если вы хотите пройти на первом шаге то же расстояние, что и на земле, вам придется приложить меньше усилий, чтобы вы не ускорялись так же быстро и не достигали той же скорости. Вы должны идти очень медленно. Вы должны держать ускорение низким. В противном случае вы продолжаете превышать свою отметку.

Если вы хотите переместить коробку из состояния покоя с постоянным ускорением на расстояние в пять метров ровно за одну минуту, вам нужно ускорить ее на определенную величину, чтобы набрать правильную скорость за нужное время. Любое меньшее или большее ускорение, и время другое. Чтобы получить это конкретное ускорение, вам нужна определенная сила. Неважно, на Земле это или на Марсе. Теперь, однако, вы можете ОСТАНОВИТЬ это. Инерция говорит, что она будет продолжаться. На Земле вы можете рассчитывать на гравитацию и трение, чтобы замедлить ее. На Марсе гравитация и, следовательно, трение в три раза меньше. Учитывая все обстоятельства, он пойдет в три раза дальше. Вы, а не трение и гравитация, должны его остановить. Подумайте об остановке автомобиля на блестящем льду.

Если вы хотите бросить мяч с определенной скоростью, вам нужно придать ему определенное ускорение. Если вы делаете это вручную, у вас есть столько времени (пока он у вас в руке), чтобы передать эту скорость. Вам нужно дать ему достаточную дельту v, ускорение, в заданное время. Та же сила на Земле, что и на Марсе, чтобы заставить конкретный мяч двигаться с определенной скоростью в определенное время. Но на Марсе из-за гравитации тот же самый мяч, летящий с той же скоростью, пролетит в три раза дальше. Чтобы мяч попал на то же расстояние, что и на земле, вы бросаете его со скоростью, равной одной трети скорости. Вы прикладываете одну треть силы. Ваша рука движется на треть быстрее. Дела идут медленно.

Итак, на Марсе, если вы хотите выполнить ту же самую процедуру на заданном расстоянии, что и на Земле, вам нужно делать это в три раза медленнее и прикладывать в три раза меньше силы.

Если вы делаете что-то в тех же временных рамках (с тем же ускорением), что и на Земле, вам нужно применять точно такую ​​же силу, как и на Земле. Масса та же, ускорение то же, время то же, поэтому сила та же. Но гравитационные ограничения на такие вещи, как высота снаряда, расстояние, трение, в три раза меньше, и в итоге вы получаете в три раза больший эффект.

Итак, если Джон Картер хочет двигаться с той же скоростью за то же время, что и на Земле, ему потребуется такое же усилие, чтобы ускориться и замедлиться. Однако эквивалентный эффект, возможно, в три раза больше. Если Джон Картер захочет выполнить те же действия с теми же эффектами и результатами, что и на Земле, он будет двигаться в три раза медленнее и приложит в три раза меньше усилий.

Однако есть одна область, где это не будет фактором, — это плавание. Плавание не зависит от гравитации. Все дело в перемещении заданной массы (как пловца, так и воды) на заданное расстояние с заданной скоростью. Чтобы проплыть то же расстояние с той же скоростью на Марсе потребуется точно такое же количество силы, как и на Земле. Если Джон Картер — пловец, ему потребуется такое же телосложение, как у земного пловца.

Этот земной посетитель Марса подумает, что марсиане действительно движутся очень, очень медленно.

Сила равна массе, умноженной на ускорение, а не ВЕСу, умноженному на ускорение.

Чтобы разогнать человеческое тело с нуля до 100 на Марсе, требуется та же сила, что и на Земле.

Эта сила обеспечивается мышцами.

Таким образом, вы используете такое же количество «мускулов», чтобы перейти от состояния покоя к бегу на Марсе, как и на Земле.

Как только вы дойдете до этой скорости, вам потребуется меньше мышц, чтобы продолжать движение с такой скоростью.

То же и с поднятием тяжестей.

Вы можете удерживать груз неподвижно над головой с меньшими усилиями на Марсе, как и на Земле, но чтобы ПОЛУЧИТЬ его там, с тем же ускорением, требуется такое же усилие.

Инерция для одного и того же объекта на Марсе такая же, как и на Земле.

Таким образом, чтобы прыгнуть, требуется та же мышечная энергия, чтобы достичь определенной скорости, но как только вы достигнете этой скорости, вы будете прыгать выше.

Чтобы ударить по мячу с определенной скоростью, требуется такое же количество мышечной энергии, чтобы достичь этой скорости, но она пойдет дальше.

Итак, если предположить, что эти люди бегают, прыгают, поднимают предметы и в целом передвигаются так же, как и на Земле, их мышцы должны быть такими же сильными.