5. Ľadová krajina vzorové riešenie

Ak chceme chudáka Adama kamkoľvek presunúť, musíme sa zamyslieť, ako sa vlastne hýbeme. Za všetky možnosti presunu vďačíme tretiemu Newtonovmu zákonu, ktorý nám v skratke hovorí, že každá akcia má opačnú reakciu. Chôdza napríklad prebieha takým spôsobom, že pôsobíme silou na podložku proti smeru, ktorým chceme ísť. To, že sme schopní takouto silou pôsobiť, je spôsobné trením, teda malými nedokonalosťami povrchu, ktoré nám umožňujú takúto silu vyvolať. Naša akcia je pohyb nôh dozadu a reakciou je pohyb vpred. Teraz, keď si odmyslíme tie nedokonalosti povrchu, zistíme, že strácame trenie a teda aj pohyb vpred. Jediný smer, ktorým sa vieme pohybovať, je teda nahor, pretože sme sa nevzdali normálovej sily. Tá pôsobí od podložky smerom nahor, aby vyrovnala gravitačnú silu. Bez nej by sme sa prepadli pod zem. To nám je však na nič, ak sa chceme niekam presunúť v inom ako vertikálnom smere.

Keď sa však nemôžeme odrážať od zeme, od čoho teda? Nuž, to niečo je všade okolo nás: naša drahá atmosféra a vzduch, ktorý ju tvorí. Podobne ako lietadlo sa “odráža” od vzduchu smerom vpred, aj my vieme pre Adama navrhnúť metódu, ktorá bude využívať vzduch na to, aby nás pohla dopredu.

Existuje mnoho metód, ako sa v takomto klzkom svete pohybovať. Jediné, čo nás obmedzuje, sú naše zdroje a naša kreativita. Všimnime si, že podložka je dokonale tvrdá - teda klasické metódy na presun po hladkom povrchu ako korčule nebudú fungovať, pretože korčule si tvoria svoje trenie tak, že vyrežú do ľadu ryhu, o ktorú sa potom môžeme zaprieť. Vzduch však vieme využiť, pretože je to tekutina tak ako voda a vo vode sa vieme pohybovať aj bez trenia - len za pomoci hydrodynamického odporu. Adamovi teda navrhneme využiť atmosféru ako svoje pohonné médium, a to rovno niekoľkými rôznymi spôsobmi. Všimnite si, že vlastne všetky sú založené na rovnakom princípe.

Môžeme zobrať kus kartónu alebo akýkoľvek kus rovnej plochy (napríklad notebook) a využijeme ho ako plutvu. Ak nemá Adam k dispozícií žiadne pomôcky, ostáva mu už len obyčajné fúkanie. Postaví sa chrbtom k smeru, kadiaľ chce ísť a začne jednoducho fúkať. Uvedomme si, že aj dýchanie vyvoláva akciu a reakciu - akcia je to, že plyn vydychujeme a reakcia, že sa pohneme. O tom, že vzduch pôsobí nejakou silou, sa vieme presvedčiť hocijako, napríklad sfúknutím sviečky alebo odfúknutím semiačok z púpavy. Keďže nám zem neposkytuje žiadne trenie a ani vzduch, je toto taktiež riešením. To vieme preto, lebo aerodynamická odporová sila závisí od \(v^2\) a pre malé rýchlosti je odpor zanedbateľný.

Už si treba uvedomiť len správnu techniku dýchania, a to preto, že keby sme vdychovali rovnako ako vydychovali, tak máme rovnako veľké, ale protichodné akcie a reakcie, ktoré sa nám vyrušia. Či je tomu tak? Nuž nie, lebo si stačí uvedomiť, že keď dýchame rovnakým smerom, najprv zrýchlime a potom vydýchnutím zastavíme, alebo naopak, v najhoršom prípade budeme však oscilovať okolo jedného miesta, ale to sa dá ošetriť tým, že zmeníme množstvo vzduchu, ktoré vydýchneme alebo vdýchneme. Toto je ale neefektívne, lebo sa stále brzdíme. Skúsme vymyslieť niečo lepšie, napríklad začať dýchať rôznym smerom ako vydychovať. Treba teda otáčať hlavou. To vieme spraviť, lebo svaly nie sú obmedzené zamrznutým svetom.

Teraz zopár háčikov, na ktoré si treba dávať pozor. Napríklad pri otočení hlavou doľava sa telo otočí doprava a naopak, znovu vyplývajúce z akcie a reakcie. Teda trošku zmeníme smer, ale aj v tomto prípade sa vieme odfúkať až do cieľa. V prípade, že by sme chceli odbočiť, navrhujem pozrieť riešenie úlohy: https://fks.sk/ulohy/zadania/1276. Hlavne teda priložené video. V neposlednom rade si treba dať pozor na polohu tela, pretože ak budeme stáť rovno, tak moment sily, ktorý vyvoláme vydýchnutím, spôsobí, že by sa telo rado otáčalo okolo ťažiska, a následne, keďže nemáme u nôh trenie, ktoré by nám bránilo v spadnutí, by sme spadli na zem. Je to podobné, ako keď tlačíte na jeden koniec ceruzky, tá sa začne otáčať. Na odstránenie tohto problému by malo stačiť vhodne sa predkloniť alebo zakloniť podľa smeru, ktorým chceme ísť, aby tiažová sila kompenzovala naše dýchanie. Prípadne si môžeme aj ľahnúť na zem, keby si niekto neveril, že sa zvládne udržať.

Teraz trocha inžinierske riešenie pre Adama, ktorý má kopu času na prípravu a je inšpirovaný nasledujúcim videom: https://youtu.be/ePtEekKVkq0. Keď na chrbát pripevníme Adamovi motor s vrtuľami, máme niečo ako vrtuľník, iba horizontálne nasmerovaný. Okrem toho, že je tento spôsob zábavný a efektívny, môžeme si byť istí, že Adam dorazí do práce včas a tiež vo veľkom štýle.