מדע בקולנוע: פיזיקה עם ספיידרמן

מדע בקולנוע, מדע עם חיוך, פיזיקה הוספת תגובה

אנו מצטרפים לספיידרמן ברגע דרמטי .
בדרכו להפוך לגיבור-על, מנסה פיטר פרקר את כוחו בקפיצה אדירה מגג של בית.
האם יצליח לגלות את העכביש שבתוכו?
מעבר לכך, התוכלו  לגלות בקטע  שלפניכם טעות פיזיקאלית?

פרופ. ג'יימס קקליוס (מחבר הספר Superheroes; ראה: "את כל הפיזיקה שלי למדתי מחוברות קומיקס") טוען שקיים מעין הסכם בין היוצרים של סוגת גיבורי העל לבין קהל הצרכנים (כלומר, אנחנו). ה'חוזה' אומר בערך כך: אני, כצרכן גיבורי-על, מוכן לקבל 'שטות' אחת בלבד, והשטות הזו היא שלגיבור העל יכולים להיות כוחות על-אנושיים. אני מוכן לקבל ללא פיקפוק (ובהנאה) שהוא יעוף עם טייץ, יטפס כמו עכביש, יגדל למימדי ענק, יראה דרך בגדים – מה שרק תרצו, אבל מעבר לזה, כל השאר צריך להיות הגיוני ועקבי. לא אכפת לי אם לכוחות הללו אין הסבר מדעי (אף פעם אין) – העיקר שכל ההתרחשויות שיבואו יהיו במסגרת חוקי הפיזיקה וההיגיון המוכרים והמקובלים; וככל שהיוצרים עומדים בכבוד במגבלה הזו, כך התוצר איכותי יותר. שימו לב שחוזה זה אינו קיים בעולם הפנטזיה לגווניו. שם יש ליוצרים הרבה יותר דרגות חופש, אם כי גם מהם מצופה לשמור על הגיון פנימי ועקיבות בעולם הדמיוני שיצרו.

בחזרה לגג עם ספיידרמן.
נשים לב לכך שלקראת הרבע השלישי של המעוף, פתאום תוקף את פיטר פרקר ספק נורא.
"אולי אין לי באמת כוחות?" הוא מהרהר לעצמו בפלצות. מרגע זה, תשים כוחותיו לחלוטין, והוא צונח בחוסר חן גמלוני  דרך חבלי הכביסה לחניון שלמטה. הרעיון שכוחות ויכולות פיזיות  תלויים במצב התודעתי הוא דבר מוכר וידוע (אם אני חושב שלא אצליח במבחן, היכולת שלי באמת יורדת פלאות). אבל שימו לב, שכאן המצב התודעתי של הגיבור משפיע לא רק עליו אלא על חוקי הטבע ממש!
זו כמובן הפרה גסה של ההסכם שאותו הזכרנו: לספיידרמן יש כוחות – בסדר, אבל הוא אמור לפעול במסגרת חוקי העולם המוכר, הלא כן?

מדוע אני טוען שספיידרמן משפיע על חוקי הטבע? הנה הסבר קצר:
בפיזיקה קיים מושג בשם 'אינרציה', או בעברית 'התמדה'.
הרעיון הוא שמהירותו של גוף (במובן של גודל וכיוון, או פשוט velocity באנגלית) אינה משתנה אלא אם כן פועלים על הגוף כוחות חיצוניים שהשקול שלהם אינו אפס. אם למשל, נשליך כדור מחללית אל מרחבי החלל העמוק והאפל, הרחק מכל מסה, הוא יתמיד (ומכאן המושג 'התמדה') במהירות קבועה וקו ישר (תיאורטית) עד אינסוף.
מדוע? מכיוון שלא פועלים עליו כוחות חיצוניים. הראשון שניסח את עקרון ההתמדה היה גלילאו גליליי, ואחריו שילב אותו אייזיק ניוטון במסגרת שלושת החוקים הידועים שלו המתארים תנועה באשר היא.

רעיון ההתמדה מסביר למשל, מדוע אנו 'עפים' קדימה כאשר האוטובוס בולם. בעוד שהבלמים מפעילים כוח על האוטובוס עצמו וגורמים להאטתו, הנוסעים שבתוכו ממשיכים (מתמידים) באותה מהירות שהייתה להם לפני הבלימה, ועל כן יחסית לאוטובוס הם מאיצים קדימה (אבל לא יחסית למי שמביט בהם מחוץ לאוטובוס). מסובך? הנה ניסוי יצירתי מתוך ברייניאק:

כאשר פיטר פרקר קופץ מהגג יש לו מהירות אופקית ניכרת כתוצאה מהריצה. על פי חוקי הפיזיקה הוא אמור להתמיד במהירות זו, כמו כל גוף בעולמינו (בנוסף, יש כאן כמובן גם נפילה החופשית שמגבירה את מהירותו בכיוון האנכי, אבל אנו מתייחסים כרגע רק לתנועה האופקית). מה שרואים בפועל הוא, שהתנועה בכיוון האופקי נבלמת באבחה אחת, וזאת אך ורק בשל השינוי התודעתי של הקופץ.
כלומר, חוקי המשחק הפיזיקאליים נגזרים מעולמו הפנימי של הגיבור. בניסוח הזה אולי לא ניתן לקלוט את האבסורדיות שבדבר, אבל חשבו על סרטים מצוירים בהם למשל, כוח הכבידה פועל רק כאשר שמים לב אליו (הקליפ הבא). לאור כל זאת, המסקנה המתבקשת היא שהאינטואיציה של יוצרי ספיידרמן, ויוצרים הוליוודים רבים,  מבוססת כנראה יותר על פיזיקה של סרטים מצוירים מאשר על המציאות עצמה.

קרדיט
ניצן אונאל מתמחה מזה שנים בהוראת מדע דרך קטעים מהקולנוע. את הקטע מתוך ספיידרמן (ועוד רבים) למדתי ממנו.

באותו עניין

פיזיקה עם פולישוק על נפילה חפשית של פוליטיקאים כמשל
חוקי התנועה של ניוטון בסרטון אנימציה עם תרגום לעברית
נופלים לצדדים – תנועות אנכיות ואופקיות (אפרופו המסלול שמתווה פיטר פרקר)
התפתחות מושג ההתמדה מאריסטו ועד ניוטון –  המחלקה להוראת המדעים של מכון וייצמן

4 תגובות ל “מדע בקולנוע: פיזיקה עם ספיידרמן”

  1. התגובה של יונתן:

    בסרט הראשון שבו הוא מגלה את הכוחות שלו,הוא נמצא על גג בניין ומחזיק במשקוף בעזרת שני קורים המשמשים כקפיץ,אח"כ הוא נופל למטה ובקפיצה חזרה למעלה הוא עובר את גובה הבניין.

    בקטע נוסף מרי ג'יין נופלת מגשר והוא תופס אותה בלי לתאם מהירויות(בקומיקס עצמו יש קטע דומה ובו היא מתה מכיוון וההלם החד של העצירה גרם לשבירת מפרקת).

  2. התגובה של רונית:

    בהחלט מסקנה מתבקשת לגבי דמויות הקומיקס, אבל איפה עוד יוצרים הוליוודיים מפעילים חוקי פיסיקה של דמויות מצוירות?
    נדמה לי שזה בעיקר בסרטים המבוססים על קומיקס, כמו זה.
    בכל אופן נהניתי מאד, גם מהקישורים, שמסבירים יפה ופשוט את חוקי ניוטון.
    אשמור את זה לשאלות הבאות של הבן שלי, שנראה כי כבר בגיל 7 כל מה שמעניין אותו הם חוקים פיסיקליים.

  3. התגובה של גלי:

    לספיידרמן יש קשר אמיתי ויישומי לפיסיקה בננו-צינוריות. הנה כתבתי על זה במרץ כאן:
    http://www.notes.co.il/gali/54315.asp
    סרטי ננו-צינוריות מפחמן שמתפקדים כשרירים מלאכותיים פותחו במרץ 2009 על ידי חוקרים מאוניברסיטת טקסס אשר בדלאס, וכיאה לננו-צינוריות, הם בעלי חוזק חומרים עצום. ניתן למתוח אותם כאילו היו גומי והם קלים יותר מהאוויר. הסרטים מורכבים מננו-צינוריות סבוכות ארוכות בעובי של 11 ננו-מטר, והם מסוגלים להימתח ליותר מפי שלושה מרוחבם הרגיל. ואולם הם קשיחים יותר וחזקים יותר מאשר פלדה נצורה. הם יכולים להימתח ולהתכווץ פי אלפי מונים ולסבול טמפרטורות בטווח של בין מינוס 190 מעלות צלסיוס ועד אפילו 1600 מעלות צליוס. ואף יותר מזה, הם בעלי מסה מינימלית ולכן כמעט קלים כמו האוויר עצמו. ואם לא די בכך, סרטי הננו-צינוריות שקופים, מוליכים וגמישים. באותה תקופה באביב אכן קראו למחקר הזה עידן סופרמן וספיידרמן, מכיוון שאמרו שניתן לקחת כמה סיבי סרטים כאלו ואז ניתן להרים את בנין האמפייר סטייט בילדינג בניו יורק…. קורי העכביש של ספיידרמן כבר מזמן כאן… ואת זה אמרו החוקרים.
    כך כתבתי באותה רשימה דאז שלמעלה ברשימות בעקבות מה שאמרו החוקרים מארה"ב.
    ואחר כך שוב פעם כתבתי את זה כאן כי הנושא עלה שוב בקשר לננוטכנולוגיה של ננו-צינוריות:
    http://www.notes.co.il/gali/57318.asp
    והנושא עלה גם בנושא של מעלית החלל שעליה כתבתי:
    http://www.notes.co.il/gali/48109.asp
    שוב בקשר לננו הצינוריות שיחזיקו את המעלית כמו קורי העכביש של ספיידרמן.

  4. התגובה של מייק:

    תראו את הציורי קיר אלה של ספיידרמן ושלא יגידו שאי אפשר לטפס על הקירות

הוספת תגובה