Как должны выглядеть движения на Луне?
ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ СЪЁМКИ В 2,5 РАЗА - ОСНОВНОЙ СПОСОБ ИМИТАЦИИ ЛУННОЙ ТЯЖЕСТИ
Сейчас уже ни для кого не секрет, что эффект лунной гравитации американцы “создавали” в павильоне довольно примитивным способом, доступным любому кинолюбителю – изменением скорости съёмки.
Снимая на завышенной скорости, а потом проецируя отснятый материал в нормальном режиме, получали в результате замедление движений на экране.
Вопрос - на сколько нужно изменить скорость съёмки, чтобы на Земле средствами кино сымитировать лунную гравитацию – многократно обсуждался на форумах, посвящённых лунной афере.
Ответ на него легко получить из формулы пройденного пути при равноускоренном движении. Формула упрощается, когда начальная скорость объекта равна нулю, например, когда некий предмет просто выпадает из руки. Тогда формула, известная всем из курса физики, приобретает вид:
S = at2/2
где S – путь, а – ускорение.
На Луне выпавший из руки предмет будет падать медленнее, чем на Земле, проходя тот же самый путь. Ускорение свободного падения на Земле = 9,81 м/с2, на Луне – в 6 раз меньше = 1,62 м/с2, высота падения (она же – путь - S) одна и та же.
Сейчас уже ни для кого не секрет, что эффект лунной гравитации американцы “создавали” в павильоне довольно примитивным способом, доступным любому кинолюбителю – изменением скорости съёмки.
Снимая на завышенной скорости, а потом проецируя отснятый материал в нормальном режиме, получали в результате замедление движений на экране.
Вопрос - на сколько нужно изменить скорость съёмки, чтобы на Земле средствами кино сымитировать лунную гравитацию – многократно обсуждался на форумах, посвящённых лунной афере.
Ответ на него легко получить из формулы пройденного пути при равноускоренном движении. Формула упрощается, когда начальная скорость объекта равна нулю, например, когда некий предмет просто выпадает из руки. Тогда формула, известная всем из курса физики, приобретает вид:
S = at2/2
где S – путь, а – ускорение.
На Луне выпавший из руки предмет будет падать медленнее, чем на Земле, проходя тот же самый путь. Ускорение свободного падения на Земле = 9,81 м/с2, на Луне – в 6 раз меньше = 1,62 м/с2, высота падения (она же – путь - S) одна и та же.
Подставляя в формулу tл- время падения на Луне и tз- время падения на Земле, мы получим:
1,62 tл2 = 9,81 tз2
откуда время падения на Луне tл будет отличаться от земного в корень квадратный из соотношения 9,8/1,6.
tл = √(9,81/1,62) tз2 = √6,055 tз2 = 2,46 tз
Предмет на Луне будет падать в 2,46 раза дольше, чем на Земле. Соответственно, скорость съёмки нужно увеличить в 2,46 раза, чтобы движение при проекции замедлилось, как будто падение предмета происходит на Луне. Для этого необходимо вместо стандартной частоты 24 кадра в секунду выставить 59 к/с, или, округлённо, 60 к/с.
Вот это и есть примитивный способ заставить падающие предметы опускаться медленнее, как будто в условиях лунной гравитации – нужно снимать кино на скорости 60 к/с, а демонстрировать на 24 к/с.
Таким способом можно изменить только длительность свободного падения, или, другими словами, замедлить время, затраченное на прыжок, но невозможно повлиять на длину пути.
Если человек во время лёгкого прыжка пролетает в земных условиях 1 метр, то на какой бы скорости мы ни снимали этот прыжок, он не станет длиннее. Он как был 1 метр, так и останется таким же, не зависимо от степени замедления скорости демонстрации. А на Луне из-за слабой гравитации длина прыжка должна увеличиться в несколько раз.
И самый простенький прыжок должен выглядеть как 5-метровый пролёт. Такое расстояние, например, у меня в зале, в квартире, от одной стены до другой.
Именно такие по длине пролёта прыжки мы видели в фильме «Космический рейс» (1935 г.). Но ничего подобного, даже близко к этому, НАСА показать не смогло. Хотя прекрасно знало, как должен выглядеть прыжок на Луне.
Дело в том, что ещё в середине 60-х годов ХХ века в научно-исследовательском центре им. Лэнгли (один из ключевых центров НАСА) были изготовлены имитаторы лунной тяжести.
Поскольку при изменении гравитации масса не меняется, а меняется только вес (сила, с которой предмет давит на опору), то этот принцип положен в основу имитатора - в земных условиях можно изменить вес человека. Для этого его нужно подвесить на лонжах таким образом, чтобы он давил на опору с силой в 6 раз меньше обычного. В учебном фильме объясняется, как это сделать (рис.XIII-1).
Рис.XIII-1. Диктор объясняет, каким образом можно уменьшить силу давления на боковую опору.
Для этого боковая площадка (walkway) должна быть наклонена под углом 9,5°. Человека подвешивают на вертикальных лонжах, которые вверху крепятся к колесу, внешне похожему на подшипник (trolley unit), который в свою очередь катится вдоль рельса (рис.XIII-2).
Рис.XIII-2. Схема подвески человека в имитаторе лунной тяжести.
Человек подвешивается за пять точек: за туловище в двух местах, по одному креплению для каждой ноги и ещё одно крепление – для головы (рис.XIII-3).
Рис.XIII-3. Человек подвешивается в пяти точках. Опорная площадка наклонена под углом 9,5°.
Таким образом в земных условиях воссоздаются условия слабого лунного притяжения. Для удобства сравнения, отснятый (как при лунном тяготении) материал поворачивается в вертикальное положение и ставится рядом с кадрами, снятыми при нормальном положении человека (при земном тяготении) - рис.XIII-4.
Рис.XIII-4. Сравнение высоты прыжка с места в земных условиях (слева) и прыжка на Луне (справа).
Можно видеть, что подпрыгивая вверх с места, при земном притяжении человек поднимается вверх до высоты колена, а при лунном притяжении человек может прыгать на высоту примерно на 2 метра, т.е. выше своего роста (рис.XIII-5).
Рис.XIII-5. Прыжок с места вверх на Земле (слева) и имитация прыжка вверх на Луне (справа).
Учебный фильм исследовательского центра им.Лэнгли об имитаторе лунной тяжести (1965 г.)
В учебном фильтре также показана разница в движениях человека при земном притяжении и в условиях слабой гравитации в разных ситуациях: когда человек спокойно идёт, когда бежит, когда взбирается вверх по вертикальному шесту и т.п.. Что сразу бросается в глаза, например, при обычной ходьбе?
Чтобы сделать шаг вперёд, при слабой гравитации человек должен сильно наклониться вперёд, чтобы вынести вперёд центр тяжести (рис. XIII-6).
Рис.XIII-6. В условиях слабой гравитации (фото справа) человек должен значительно сильнее наклоняться вперёд, чтобы идти обычным шагом.
Как происходит движение шагом? Вот, например, вы стоите на месте и решили двинуться вперёд. Что вы делаете вначале? Вы наклоняете корпус тела вперёд, так чтобы центр тяжести оказался вне опоры (за пределами ступней ног), и начинаете медленно падать вперёд, но тут же "выбрасываете" одну ногу вперёд, не давая телу упасть; отталкиваетесь этой ногой, тело по инерции продолжает двигаться вперёд, вот-вот готовое упасть, но вы тут же подставляете другую ногу.
И так далее.
При начатом движении главным становится не статическое равновесие, а динамическое: тело все время падает и возвращается в исходное положение , таким образом происходят колебания около некоторой оси равновесия, которая не совпадает с вертикальной линией и находится чуть впереди. C течением времени вырабатывается автоматизм установления равновесия.
Фильм даёт не только качественную картинку различий, но и количественную. В кадре находятся белые вешки высотой 1 метр, расстояние между которыми полтора метра, что соответствует 5 футам (рис.XIII-7, слева).
Можно легко определить, что во время бега на Земле при скорости 3 м/с (10 футов/с) длина шага в прыжке достигает полутора метров, а в условиях лунного тяготения, при той же скорости движения, шаг растягивается почти на 5 метров (15 футов).
Для определения расстояния на дорожке (рис.XIII-7, справа) идёт разметка в футах, 3 фута - это примерно 1 метр.
Рис.XIII-7. Сравнение бега на Земле и на Луне.
И что сразу бросается в глаза, во время пробежки по "Луне", человеку приходится наклонять корпус под углом примерно 45° (рис.XIII-8).
Рис.XIII-8. Пробежка в земных условиях (слева) и в условиях "лунной" гравитации (справа).
Мы объединили несколько фаз одного прыжка, чтобы показать, как выглядит бег с прыжками в условиях слабой гравитации. Зелёная линия - начало прыжка, красная линия - конец прыжка (рис.XIII-9).
Рис.XIII-9. При слабой гравитации один пролёт во время бега достигает 5 метров. Зелёная линия - толчок левой ногой, красная линия - приземление на правую ногу.
Учебный фильм исследовательского центра им. Лэнгли (НАСА) : Как меняются движения человека в условиях слабой гравитации
LeonidKonovalov.ru
***
Источник.
.