Что будет если уменьшится до размера муравья

Physicinweb

Чудовища и закон масштаба

Рассмотрим пример. Если бы Кинг-Конг существовал на самом деле, он никак не мог бы терроризировать Нью-Йорк. Наоборот, при первой же попытке шагнуть у него сломались бы ноги. Дело в том, что, если взять обезьяну и увеличить ее пропорционально в десять раз, ее вес при этом увеличится пропорционально объему, т.е. в тысячу раз (10 х 10 х 10 = 1000). Итак, обезьяна стала в тысячу раз тяжелее. Но ее сила увеличилась пропорционально толщине костей и мускулов. Площадь сечения костей и мышц увеличивается пропорционально квадрату линейной величины, т.е. вдесятеро (10 х 10 = 100). Другими словами, если Кинг-Конг будет в 10 раз больше обычной обезьяны, то он будет превосходить ее силой всего в сто раз, а весить в тысячу раз больше. Таким образом, при увеличении размера обезьяны вес растет гораздо быстрее, чем сила. Если говорить относительно, то Кинг-Конг окажется в 10 раз слабее обычной обезьяны. Вот почему его ноги сразу же сломаются.

Помню, как в начальной школе наш учитель удивлялся силе муравья, способного поднять лист, во много раз более тяжелый, чем сам муравей. Учитель делал из этого вывод, что будь муравей размером с дом, он мог бы легко поднять и унести этот дом. Но это предположение неверно. Причина та же, что и в случае с Кинг-Конгом. Если бы муравей был размером с дом, его ноги тоже сломались бы. Если увеличить муравья в тысячу раз, он станет в 1000 раз слабее обычного муравья и потому рухнет под собственным весом. (А также задохнется. Муравей дышит через отверстия в боку. Площадь сечения воздушных каналов растет как квадрат радиуса, а объем муравья — как куб радиуса. Таким образом, муравей в 1000 раз больше обычного будет получать в 1000 раз меньше воздуха, чем необходимо для нормального снабжения кислородом мускулов и тканей тела. Кстати говоря, именно поэтому чемпионами в фигурном катании на коньках и гимнастике становятся, как правило, люди небольшого роста, но нормальных пропорций. Они обладают большей мускульной силой на единицу веса, чем высокие люди.)

При помощи закона масштабирования мы можем также определить примерные параметры животных на Земле и, вероятно, инопланетян в космосе. Тепло, излучаемое живым организмом, пропорционально площади его поверхности. Следовательно, при увеличении животного в 10 раз его теплопотери вырастут в 100 раз. Но количество тепла в теле пропорционально его объему и поэтому вырастет в 1000 раз. Следовательно, крупные животные теряют тепло медленнее, чем мелкие. (Именно поэтому зимой у нас первыми замерзают пальцы и уши — у них максимальная относительная площадь поверхности; именно поэтому маленькие люди замерзают быстрее, чем крупные. Этим же можно объяснить, почему газеты сгорают очень быстро — у них очень большая относительная площадь, а толстые поленья горят медленно — у них площадь поверхности относительно невелика.) Этим объясняется также, почему киты в Арктике имеют каплевидную форму — из всех геометрических форм минимальной площадью поверхности на единицу массы обладает сфера. И почему насекомые в теплом климате могут себе позволить произвольную форму с относительной большой площадью поверхности на единицу массы.

В фильме киностудии Диснея «Дорогая, я уменьшил детей» в се члены семьи уменьшаются до размеров муравьев. Начинается гроза, и мы видим, как в микромире крохотные капли падают в лужи. На самом деле дождевая капля с точки зрения муравья должна выглядеть не крохотной капелькой, а громадной водяной полусферой. В обычном мире полусферический объем воды будет нестабилен и растечется под собственной тяжестью, но в микромире сила поверхностного натяжения относительно велика и легко удерживает воду в полусферическом объеме (представьте себе каплю на листе).

Источник

Что будет, если человека уменьшить до размера 2 млм, и сбросить его с высоты 1 метр? Не разобьётся ли он?

При падении любого тела с высоты 1 м (без учета сопротивления воздуха) скорость при приземлении около 4,4 м/с. Это не опасно для человеческого организма.

При учете же сопротивления воздуха эта скорость будет во много раз меньше. В самом деле, если рост уменьшить в 1000 раз, то площадь поверхности станет в 1000 000 раз меньше, а объём в 1000 000 000 раз меньше. Так как сила торможения пропорциональна площади, а вес — объёму, то скорость в конце падения будет, вероятно, заметно меньше 1 м/с. Такой микро-человечек преспокойно приземлится, как муравей или клещ.

Ничего подобного, мне просто интересен масштаб, и что будет с человеком, если его уменьшить до такого размера, и сбросить с высоты 1 метр, как с высоты 500 метров в обычном масштабе.

Время комментария 20:33 26.11.2014

Да, как и муравьи, как я и написал, но думаю, что наверно есть разница между насекомыми и человеком, поэтому я и спрашиваю, так ли это?

Время комментария 20:31 26.11.2014

Ну, можно оценить
Для нормального человека установившаяся скорость в воздухе — порядка 50 м/с

Если мы уменьшим его в 1000 раз, вес уменьшится в куб, т. еж. в 1000 000 000 раз, а площадь — в квадрат, т. е в 1000 000 раз.

Но сила аэродщинамического сопротивления зависит от квадрата скорости

Значит скорость падения уменьшится в 1000 000 раз, до 50 мм/сек

С другой стороны, прочность костей уменьшится в квадрат линейных размеров раз, т. е. в 1000 000 раз

Так что, пожалуй, всё равно разобъётся (((

32 раза, и её квадрат как раз в 1000 раз и сила сопротивления в 1000 000 000.
но импульс уменьшится в 32 000 000 000, а энергия в 1000 000 000 000 — сильнее, чем площадь костей.
Так что всё-таки выживет 🙂
пойду делать уменьшитель 🙂

Источник

Что произойдет с человеком если его уменьшить.

Наверняка многие из вас смотрели фильм «Дорогая я уменьшил детей» в котором электромагнитная машина ученого Зеленски случайно уменьшила детей до размера мухи. Но интересно, что будет с человеком в реальности если его уменьшить до размера, скажем…муравья?

Будет очень плохо…

Возможны несколько вариантов развития событий:

Допустим изменился только его размер, а масса? Кол-во вещества, из которого он состоит останется прежним, и человек будете очень-очень плотным. Примерно в 150 тыс. раз плотнее «осмия», — это самый плотный материал на земле!

Но быть на столько плотным очень большая проблема. С такими муравьиными пропорциями человек будет давить всем свои плотным телом на площадь сопоставимую с площадью одного пикселя экрана с которого сейчас вы читаете этот текст.

Материалы такие как углеродные трубки и бриллианты, смогут выдержать такое давление, не ломаясь и трескаясь.

Плотность будет примерно сопоставима с плотностью белого карлика (звезда которая израсходовала весь водород и сколапсировала под собственной гравитацией)и это вся масса солнца взяла и поместилась в нашу планету Земля. Такими же будет и человек!

А что будет с голосом?

При таких размерах речевой тракт будет очень мал, соответственно звуковые колебания будут иметь маленькую длину волны от 12 kHz до 26 kHz. Это за пределами границы восприятия спектра, а значит, что вы не услышите большую часть слов такого маленького человека.

Всё это выглядит забавно и это всего лишь размышление о том, что будет с человеком если его уменьшить и сохранить массу. Но все вышеперечисленные моменты не важны, так как тело было бы попросту раздавлено из-за неспособности удерживать весь вес.

А если бы масса уменьшилась пропорционально уменьшению тела?

Уменьшение тела человека пропорционально уменьшению тела составило бы 0.03 сотых грамма. Это как 10 снежинок. Так же, вы бы стали быстрее ходить и бегать в 20 раз чем обычно. Вода для вас стала бы в 21 тыс. раз гуще. Это будет выглядеть как плаванье в сгущённом молоке. Но есть преимущество, вы сможете ходить по воде так ка поверхностное натяжение сможет выдержать вес такого маленького человека.

Но не смотря и на эти приобретения при уменьшении тела, человеку придется очень много и много есть, ведь метаболизм будет просто огромным! Это очень интересная научная теория, которая возможно смогла вам понравится является не более чем шуткой, поэтому никто и никого не собирается уменьшать))

Источник

Как уменьшить Человека-муравья

Иллюстрация для сравнения размеров микроскопической рекламы фильма «Человек-Муравей и Оса» (слева) и человеческого волоса (справа)

К выходу в кинотеатрах фильма «Человек-муравей и Оса» сотрудники Российского института фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН создали микроскопический постер высотой меньше толщины человеческого волоса. Увидеть его можно только через мощный микроскоп. Indicator.Ru поговорил со старшим научным сотрудником института, кандидатом физико-математических наук Никитой Минаевым о том, как эта технология работает, где ее уже применяют и смогут ли такой постер сделать обычные люди.

Образец создан с помощью технологии микростереолитографии. Ученые используют светочувствительный фотополимер, который затвердевает при взаимодействии с пучками света. Слой за слоем лазер отверждает исходный состав с точностью в несколько нанометров, что позволяет создавать сложные формы и рельефы.

Миниатюрный постер к фильму «Человек-муравей и Оса», сделанный учеными из ФНИЦ «Кристаллография и фотоника», в сравнении с игольным ушком

Российский институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

— Почему вы решили сделать такой постер?

— Способность Человека-муравья — уменьшаться до микроскопических размеров, поэтому мы подумали, что было бы интересно попробовать создать копию персонажа размером в несколько десятков микрометров на нашем оборудовании.

— Сколько времени занимает создание одной такой фигурки — от эскиза до итогового варианта?

— Если есть готовая модель, представленная в стандартном формате для трехмерной печати, то процесс занимает, как правило, несколько минут. Все зависит от того, какого размера нужна модель. Если это масштаб до 50 х 50 х 50 мкм, то это занимает несколько десятков секунд. Если до 250 х 250 х 250, то время уже растягивается до нескольких минут. Сложные большие модели собираются из нескольких меньших. Если нужно сделать модели миллиметрового масштаба, то время может увеличиться до часов, так как технология позволяет оперировать объемом не более нескольких кубических микрон. Одновременно это и преимущество (мы получаем модели с высоким разрешением), и недостаток (крупные структуры формируются слишком долго).

— Насколько сложные изображения можно делать при помощи микростереолитографии? Можно, например, сделать копию какой-нибудь картины?

— Технология позволяет формировать любые трехмерные модели с субмикронным разрешением. Если использовать новейшие фотополимерные материалы, можно создавать крупные трехмерные структуры, причем без искажений и деформаций.

Один из моментов работы над постером

Российский институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

— Применение такой технологии в рекламе — дело довольно необычное. В каких еще нестандартных сферах вам или вашим коллегам случалось применять микростереолитографию?

— По большей части мы создаем различные микроустройства, которые нужны в нашей работе. Ничего нестандартного, не относящегося к области научных исследований, мы до сих пор не делали. Но мы считаем, что подобные проекты могут привлечь молодежь к науке, показать, что наука — это интересно и весело, и поэтому будем делать подобные штуки и дальше.

— Кроме этого, у технологии есть и серьезное применение. Насколько я понимаю, с ее помощью, например, можно сращивать нервные волокна. Расскажите, пожалуйста, подробнее, как это происходит.

— Мы разработали фоточувствительную композицию из биосовместимых материалов на основе природных полимеров. Сформированные структуры представляют собой трехмерные конструкции из гидрогеля. Его механические параметры позволяют помещать созданные структуры в область повреждения нервной ткани, например, при травме спинного мозга.

Мы создаем трехмерную конструкцию с большим количеством пор, которые как бы «подсказывают» нервной ткани, куда ей нужно расти. Помещая такой объект в область, где нервная ткань повреждена, мы создаем условия для ее восстановления.

Лаборатория лазерной наноинженерии Российского института фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

Российский институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника»

— Какие материалы при этом используются? Позволяют ли они в случае, например, ошибки «откатить» какое-то действие и часть переделать?

— Материалы, которые используем, мы разрабатываем сами. Они основаны на природных полимерах и чувствительны к свету, то есть, если мы облучаем такой материал лазером, от этого он меняет свою форму. При работе с ними ошибаться нельзя: материалы требуют аккуратного обращения и специальных условий хранения.

— Насколько сложное оборудование вы для этого используете? Возможно ли, что в ближайшем будущем эти технологии будут широко доступны для обычных людей?

— Мы работаем на уникальном оборудовании с выдающимися характеристиками, которое стоит достаточно дорого. В настоящее время лазерная техника развивается очень бурно, и вполне возможно, что скоро создадут системы, которые можно будет купить по доступной цене. Сейчас мы разрабатываем прототипы подобных систем, доступных широкому кругу пользователей.

Технология двухфотонной фемтосекундной микростереолитографии сейчас только развивается. В России есть около десяти установок, которые могут формировать подобные структуры, причем наша система — одна из наиболее «продвинутых», так как обладает большим полем печати, разрешением в десятки нанометров и может работать на высоких скоростях (лазерный луч перемещается со скоростями до 1 метра в секунду).

— То есть миниатюрный постер следующего фильма о Человеке-муравье ждать можно пока только от вас, обычный зритель его сделать не сможет?

— Если коллеги из других лабораторий не подключатся, то получается, что так.

Источник

Почему насекомые не с нас ростом

Режиссер Эдгар Райт на днях объявил о своих планах снять фильм, главным героем которого станет Человек-муравей, способный уменьшаться до размеров насекомого. В комиксах, по мотивам которых будет поставлен фильм, фигурируют также и муравьи размером с людей. А может ли такое быть на самом деле? Своими соображениями по этому поводу делятся ученые.

Если вкратце, то исследователи не могут дать определенного ответа на этот вопрос, хотя существует ряд гипотез, объясняющих, почему муравьи и другие насекомые имеют именно такой размер. Первая гипотеза, поясняет физиолог Джон Харрисон из Университета Аризоны, заключается в том, что экзоскелет насекомых просто не потянет увеличения в несколько сотен раз. Чтобы соответствовать размеру тела своего хозяина, экзоскелету придется стать нереально толстым.

Харрисон принимает эту теорию как установленный факт, хотя признает, что экспериментальных доказательств в поддержку этой идеи маловато. Единственное исследование по этому вопросу показало, что у крупных членистоногих не бывает толстых экзоскелетов.

Из-за жесткости этих экзоскелетов насекомым по мере роста приходится линять, сбрасывая старые «доспехи» и наращивая новые. Это также накладывает свои ограничения на размеры: крупный жук, да еще и без «упаковки», с гораздо большей долей вероятности привлечет хищников, чем его мелкий собрат. «Чем больше становишься, тем ты уязвимее», — комментирует Харрисон. Эту точку зрения доказывает и тот факт, что древние мухи заметно усыхали в размерах по мере эволюции птиц: мелким насекомым было проще уклоняться от голодных пернатых.

Есть и еще один нюанс: у насекомых система кровообращения открытая, то есть кровь и биологические жидкости не текут по сосудам, как это происходит у большинства позвоночных. При крупных габаритах система кровообращения не смогла бы нормально работать из-за силы тяжести, тянущей кровь вниз и не дающей ей нормально циркулировать.

Но самая правдоподобная гипотеза, которую, к слову, Харрисон изучил лучше всего, касается роли кислорода в жизни насекомых. Дышат они через трахею, систему крошечных трубочек, которые пассивно переносят кислород из воздуха в клетки тела. Если насекомые достигнут большого размера, их потребность в кислороде возрастет настолько, что объема трахеи окажется недостаточно.

В поддержку этой теории говорит тот факт, что около 300 миллионов лет назад многие насекомые были гораздо крупнее, чем их современные потомки. Стрекозы размером с ястреба и размахом крыльев почти в два метра были не редкостью, как и муравьи размером с колибри. А содержание кислорода в атмосфере в то время составляло 35 процентов (сейчас 21 процент).

Исследования Харрисона показали, что насекомые, растущие в условиях нехватки кислорода, достигают меньших размеров, чем их собратья, живущие на вольном выпасе. При этом всего за одно поколение насекомые могут вырасти на 20 процентов, если будут получать больше кислорода.

Большим насекомым требуется трахея большего объема. Харрисон говорит, что для других органов в таком случае места бы попросту не осталось — все тело жука ростом с человека должно будет состоять только из трахеи.

Тем не менее, ученые до сих пор не понимают, почему насекомые имеют столь скромные размеры. Если рассматривать эту тему более широко, то как работает механизм регулирования размеров. Вопросов тут больше, чем ответов, однако существование муравьев размером с него самого Харрисон не считает фантастикой: «Не могу сказать, что такое невозможно», — заявляет ученый.

Читайте также в рубрике «Наука и техника «

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Источник