Zagadki nauki (3)

Nawet na najgłupsze pytanie można udzielić naukowej odpowiedzi!

iStock-511025064.jpg


UPADEK STEKU
Z jakiej wysokości trzeba by upuścić stek, aby w chwili uderzenia o ziemię był już usmażony?

Obiekty powracające z Kosmosu silnie się nagrzewają. Gdy już wejdą w atmosferę ziemską, powietrze nie ma czasu, aby usunąć im się z drogi, i ulega sprężaniu przed obiektem, co prowadzi do wzrostu jego temperatury. Ten wzrost zaczynamy zauważać powyżej prędkości dwóch machów. Gdy spadochroniarz Felix Baumgartner skoczył z wysokości 39 kilometrów, osiągnął prędkość jednego macha na wysokości około 30 kilometrów. W początkowej fazie lotu temperatura powietrza wynosiła około minus 40 stopni.

Aby mieć jakiekolwiek pojęcie o tym, w jakim stopniu powietrze podgrzałoby stek o wadze 0,2 kg, skorzystałem z publikacji dotyczących rozgrzewania się nosów rakiet ICBM podczas wchodzenia w atmosferę ziemską (odpowiednie badania naukowe można znaleźć w wojskowych opracowaniach z czasów zimnej wojny).

Okazało się, że stek przyśpieszałby z dużą prędkością do wysokości około 30–50 kilometrów nad ziemią; później powietrze byłoby już na tyle gęste, że zacząłby zwalniać swój lot. Pokonanie ostatnich 25 kilometrów do ziemi zajęłoby mu od sześciu do siedmiu minut. Na znacznym odcinku tych ostatnich 25 kilometrów powietrze ma temperaturę poniżej zera – co oznacza, że stek byłby poddawany mroźnym podmuchom wiatru o sile huraganu. I nawet jeśli podczas spadania zostałby najpierw usmażony, to i tak po wylądowaniu na ziemi prawdopodobnie trzeba by go było rozmrozić. Kiedy stek w końcu uderzyłby w ziemię, leciałby z prędkością około 30 metrów na sekundę. Nawet zamrożony natychmiast rozpadłby się na kawałki. Gdyby jednak wylądował w wodzie, błocie albo na stercie liści, to pewnie nic by mu się nie stało.

W odróżnieniu od Feliksa, stek upuszczony z wysokości 39 kilometrów prawdopodobnie nie przekroczyłby bariery dźwięku. Aby ją przekroczyć musiałby być upuszczony z wysokości 50 kilometrów. Ale to wciąż za mało, aby go usmażyć. Trzeba wznieść się jeszcze wyżej. Stek upuszczony z wysokości 70 kilometrów będzie spadał wystarczająco szybko, aby być poddanym działaniu powietrza o temperaturze 175 stopni C. Niestety, to trwałoby tylko minutę – i każdy, kto ma pojęcie o gotowaniu, wie, że stek umieszczony na tak krótko w piekarniku nie zostanie usmażony.
Jeśli wzniesiemy się na wysokość 100 kilometrów sytuacja będzie wyglądać niewiele lepiej. Przez półtorej minuty stek będzie się poruszał z prędkością ponad dwóch machów i jego powierzchnia prawdopodobnie zostanie osmalona, ale zewnętrzne ciepło zamieni się w lodowaty podmuch stratosfery zbyt szybko, aby stek mógł zostać usmażony.
Po zrzuceniu steku z wysokości 250 kilometrów zaczyna się robić gorąco; to już niska orbita okołoziemska. Nasz stek osiągnąłby maksymalną prędkość sześciu machów, a jego powierzchnia mogłaby nawet zostać przyjemnie podsmażona. Niestety, jego wnętrze wciąż pozostawałoby surowe. Chyba, że zacząłby wirować z tą prędkością i wówczas rozerwałby się na kawałki.
Przy upadku z większych wysokości ciepło zaczyna mieć naprawdę istotne znaczenie. Przy naddźwiękowych prędkościach wokół steku powstałaby fala uderzeniowa, która osiągnęłaby temperaturę tysięcy stopni Celsjusza. Spowodowałaby całkowite spalenie się powierzchni, czyli praktyczne zwęglenie. Zwęglona, zewnętrzna warstwa mięsa nie byłaby dość zwarta i wiatr rozerwałby ją na kawałki, odsłaniając kolejną warstwę, która również uległaby zwęgleniu. (Przy odpowiednio wysokiej temperaturze podmuch powietrza po prostu zerwałby powierzchnię steku i ugotował ją próżniowo. W materiałach dotyczących rakiet ICBM nazywa się to ablacją). Stek upuszczony nawet z tak dużej wysokości wciąż nie przebywałby wystarczająco długo w temperaturze umożliwiającej jego całkowite usmażenie. Nawet gdyby większa część naszego kawałka mięsa spadła na ziemię, jego wnętrze wciąż byłoby surowe.

Zainteresowaliśmy cię? Kolejnej naukowej odpowiedzi na głupie pytanie szukaj w kolejnej części „Zagadek nauki”.


Przedstawione ci naukowe odpowiedzi na abstrakcyjne pytania zaczerpnęliśmy z książki „What if?Randalla Munroe legendy internetu, naukowca NASA, który porzucił karierę twórcy robotów by... tworzyć komiksy.

Tekst pierwotnie ukazał się w magazynie CKM.

Kup CKM przez internet: zamawiając prenumeratę na cały rok dostaniesz dwa numery za darmo i dodatkowy prezent gratis! KLIKNIJ TUTAJ.


Dodał(a): CKM (ps) Czwartek 07.09.2017

Komentarze

Wszystkie komentarze

Awatar
Zaloguj się lub zarejestruj jeśli chcesz dodać komentarz.
Komentarze (0)