A física do carro trava em 'Stranger Things 3'

Poderia um Cadillac bater um Camaro acelerado fora do caminho de nossos heróis? Um físico explica.

Rhett Allain Seg. 22 de jul · 6 min ler Crédito: Coisas estranhas / Netflix

T aqui é um monte de física grande na última temporada de coisas estranhas, incluindo um uso rápido do valor da constante de Planck como um código. Mas eu não sou apenas um fã do programa – também sou cientista. Você pode desfrutar de um pouco de pipoca enquanto assiste a um episódio, mas eu gosto de adicionar um pouco de análise física.

Agora, para um leve alerta de spoiler. Eu vou estar olhando para o último episódio da 3ª temporada. Não é um grande enredo, mas eu sei que existem alguns puristas por aí que não conseguiram limpar sua fila do Netflix. Então, aqui está sua chance de correr por isso.

Se você ainda está aqui, então vamos para isso. Nesta cena em particular, alguém está dirigindo um Camaro com a intenção de colidir com um carro parado. Mas espere! No último momento antes do impacto, um Cadillac conversível vem do nada para T-bone o Camaro, enquanto empurrando isto fora do modo de forma que isto perde o carro estacionário.

Mas quão realista é essa cena? Poderia um Cadillac realmente salvar o carro parado? Vamos começar considerando uma colisão entre dois carros de massa igual – o que parece ser o caso aqui – movendo-se em ângulo reto um para o outro. Aqui está um diagrama.

Aqui estão algumas notas importantes sobre este diagrama:

  • A caixa amarela é o Cadillac (com o rótulo “A”) e a outra caixa é o Camaro (rotulado “B”).
  • Ambos os carros estão em movimento – como indicado pelas setas com os rótulos pA e pB, onde o “p” representa momentum. Sim, vou explicar o momentum.
  • Durante esta colisão, ambos os carros empurram um ao outro – são as flechas de força. Essas duas forças são da mesma magnitude porque é assim que as forças funcionam.
  • Finalmente, não se preocupe com as flechas sobre F e p. Isso significa apenas que são quantidades vetoriais. Você realmente não precisa saber sobre vetores agora. No entanto, se eu deixasse os símbolos vetoriais, todos os outros físicos tirariam sarro de mim e eu não gosto disso.

Uma colisão como essa (e na verdade todas as colisões) é sobre forças e momentum. Mas o que diabos é momentum? É simplesmente o produto da velocidade e da massa de um objeto, denotada por “p” (não tenho idéia de por que sempre usamos o símbolo “p” para o momento. Provavelmente tem algo a ver com suas origens em latim ).

O momento é importante por causa das forças. O que uma força faz a um objeto? Você pode querer dizer "faz com que se mova" – mas isso não está certo. A melhor maneira de descrever as forças e o movimento é dizer que uma força altera o momento de um objeto. Na verdade, até temos isso como uma equação chamada princípio do momento.

Se pensarmos neste princípio momentâneo em relação aos carros em colisão, o Camaro muda de momento porque há uma força (do Cadillac) agindo sobre ele. Mas o Cadillac também tem mudança de momento devido à força do Camaro. Como esses dois carros têm a mesma força de magnitude para o mesmo tempo, eles têm as mesmas (mas opostas) mudanças no momento.

Ou melhor ainda, vamos considerar todo o sistema que consiste em ambos os carros. Nesse caso, não há uma força externa no sistema, portanto, o momento total não muda. A soma do momento antes da colisão deve ser igual ao momento total após a colisão. Isso é chamado de conservação do momento, e é um grande negócio. Além disso, nem preciso saber o valor dessa força de colisão. Eu posso ficar com o momentum.

Isso é bastante física. Agora podemos responder à pergunta: Quão rápido o Cadillac precisaria dirigir para derrubar o Camaro de sua colisão com o carro estacionado, uma perua? Desde que eu vou precisar de alguns valores para coisas, isso significa que é hora de estimativas:

  • Ambos os carros têm cerca de 1.500 kg (perto o suficiente). Na verdade eu pesquisei isso. (Isso é cerca de 3.306 libras)
  • O Camaro tem uma aceleração de 0 a 60 de cerca de nove segundos. (Novamente, obrigado Google.) No clipe acelera por cerca de nove segundos. Então, digamos que logo antes do acidente ele está viajando a 60 mph, ou 27 metros por segundo.
  • Não é verdade, mas vou dizer que os dois carros ficam juntos depois do acidente. Isso apenas torna o cálculo um pouco mais fácil.
  • Finalmente, se os carros colidirem 10 pés (cerca de 3 metros) na frente da perua, então o Camaro precisaria ser desviado cerca de 30 graus para evitar atingi-lo.

Eu vou deixar a direção x ser a direção inicial para o Camaro e a direção y ser a direção perpendicular do Cadillac. Isso é útil porque o momento é um vetor. Ao invés de lidar com uma equação vetorial (que eu tenho certeza que ninguém quer), eu posso escrever duas equações de momentum – uma para a direção xe outra para a direção y. Talvez mais um diagrama ajude a ver o que está acontecendo.

Com isso, posso escrever as equações de conservação de momento para as direções xe y como segue:

Agora eu só preciso resolver a velocidade do Cadillac (vA). Depois de uma rápida substituição, recebo (você deve verificar isso por conta própria):

Aqui é onde um físico diligente faria apenas uma rápida verificação dessa expressão. Tem as unidades corretas em ambos os lados da equação? Sim. À direita, as duas unidades de massa são canceladas e a função tangente não tem unidades. Portanto, ambos os lados têm unidades de metros por segundo. Outra verificação: o que acontece quando a velocidade do Camaro (carro B) aumenta? O carro A também precisaria aumentar em velocidade de pré-colisão. Isso faz sentido. Ok, estou feliz principalmente.

Agora é a hora de alguns números. Como as massas dos carros são aproximadamente as mesmas, elas se anulam mutuamente. Usando uma velocidade de Camaro de 27 metros por segundo e um ângulo de 30 graus significa o Cadillac precisa estar viajando 15,6 metros por segundo ou aproximadamente 35 mph para bater isto fora do modo. Oh, isso é legal. Parece real. Nada como um bom espetáculo de ficção científica que possui monstros extradimensionais, mas também emprega física plausível.