Fizyka podróży…górskich (do kosmicznych na razie mi daleko ;-) 

Pasjonują Was ciekawostki naukowe, te wszystkie eksperymenty różnej maści, których nie należy wykonywać w zaciszu ogniska domowego? Zazdrościcie może tym wszystkich pogromcom mitów, kaskaderom i eksperymentatorom, którzy w sposób empiryczny weryfikują poprawność praw przyrody lub teorii naukowych odnoszących się do różnorodnych zjawisk? Lubicie gików i badaczy testujących rzeczywiste zachowania i zakres użyteczności przedmiotów zaprojektowanych tak, aby cechować się określonymi parametrami?

Jeżeli tak, to ten wpis (i kilka kolejnych dotyczących fizyczno-technicznych aspektów wspinania się) stanowić będzie miód na Wasze oczy, uszy tudzież one zmysły zaprzęgnięte przez Was do rozkminiania rzeczonych treści. Jeżeli natomiast nie, to lepiej sobie poczytajcie rozmaite (w większości zawierające bardziej “humanistyczne” zajawki) wpisy z tej oto kategorii:

Ostrzeżenie było, teraz lecimy z merytoryką. 😉 Ileś wody w Wiśle zapewne w Waszym przypadku upłynęło, odkąd rozwiązywaliście zadania z dynamiki na klasówkach w szkole). Ale założę się, że coś tam Wam jeszcze w głowach o sir Izaaku Newtonie zostało i scenę z motywem jabłka spadającego mu na głowę potraficie z odmętów pamięci przywołać.

Grawitacja. Co to za wół? Powszechnie ciąży, pionowo w dół 🙂

Nie wiadomo, czy faktycznie tak było (czy jabłko spadło przed nim czy też obok i co on wówczas sobie pomyślał, rejestrując ten fakt, ale zawdzięczamy mu sformułowanie (w 1687 roku) prawa powszechnego ciążenia, które wyrazić można następująco:

Dwa punkty materialne o danych masach przyciągają się wzajemnie siłą proporcjonalną do iloczynu tych mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między tymi nimi.

Brzmi dość skomplikowanie, prawda? Tak naprawdę to chodzi o to, że wszelkie obiekty materialne przyciągają do siebie inne ciała, a wartość siły tego przyciągania zależy od ich mas oraz dzielącego je dystansu. Ta siła przyciągania to jedno z czterech kluczowych oddziaływań w przyrodzie, a nazywa się GRAWITACJĄ. W warunkach ziemskich odpowiada ona za to, że (bez użycia odpowiednio dużej energii) nie jest łatwo wznosić się, a to co znalazło się w powietrzu (jeśli nie jest od niego lżejsze) to prędzej czy później spadnie na powierzchnię.

Jeśli obiekty są “blisko” siebie (np. jabłko na gałęzi albo wspinacz na ścianie – obie masy przy powierzchni Ziemi) to wówczas do wyliczenia siły, z jaką grawitacja “ściąga” nas ku Ziemi lepiej skorzystać z prostszego wzoru. Wzór ten stanowi istotę II zasady dynamiki, która pozwala obliczyć siłę wypadkową dla ciał niepozostających w równowadze. Takim brakiem równowagi w kontekście wspinania się jest…SPADANIE

Warto zaznaczyć, że grawitacja dla różnych obiektów działa tak samo. Około roku 1600 Galileusz, stojąc na szczycie krzywej wieży w Pizie udowodnił, że jeśli upuszczone z tej samej wysokości ciała mają dokładnie taki sam kształt, to niezależnie od ich masy spadną na podłoże po upływie tego samego czasu. Intuicja wprawdzie podpowiada nam raczej co innego (zdawać by się mogło, że ciężkie przedmioty znacznie szybciej dotrą do ziemi, gdy się je wyrzuci z tego samego pułapu), ale eksperymenty dowiodły, że tak jest na prawdę.

Ciśnienie. Na każdego (żywego czy trupa) naciska wysokość słupa

CIŚNIENIE atmosferyczne dotyka nas na co dzień i w nocy, wszędzie i bez wyjątku. Zależy ono od wysokości słupa powietrza nad nami. Do jego zmierzenia służy barometr, a stosowaną w meteorologii jednostką fizyczną są hektopaskale. Rzut oka lub ucho nastawione na dowolną prognozę pogody pozwalają nam dowiedzieć się, jakie panuje aktualnie (zależnie od występujących w danym miejscu mas powietrza – tych wszystkich niżów lub wyżów barycznych ścierających się nad naszymi głowami) znormalizowane ciśnienie atmosferyczne. Znormalizowane, czyli zredukowane do poziomu morza. Jeśli odczyt z urządzenia pomiarowego znajdującego się w Porcie Północnym w Gdańsku (na wys. 2 m n.p.m.) wynosi ok. 1013 hPa., to w tej samej minucie barometry umiejscowione na innych wysokościach wskazywałyby:

Tyle w temacie typowych wartości ciśnienia atmosferycznego na powierzchni naszej planety. Generalna zasada: im wyżej wchodzimy, tym mniejsze ciśnienie, bo wysokość słupa atmosferycznego jest niższa, a co za tym idzie – stężenia tlenu w powietrzu jest mniej (bo cząsteczki tlenu są od siebie dalej oddalone). I oddychanie nastręcza człowiekowi więcej trudności. Zaraz stanowi to jeszcze jeden dowód na to, że w pewnym sensie atmosfera jest płynem, a obiekty w nim latające (np. takie jak np. de facto w nim “pływają.” )

Tarcie. Już na wyprawy starcie, weź pod uwagę tarcie

Jakiś czas temu na tym blogu pojawiła się moja analiza dotycząca butów górskich:

Kiedy idę szlakiem, to moje buty stykają się z podłożem, które zależnie od jego rodzaju (np. ubita ziemia, piargi, dukty leśne, śnieg, sucha lub mokra roślinność itd.) jest mniej lub bardziej chropowate. Tym samym cechuje się większym lub mniejszym współczynnikiem TARCIA.

Dodatkowo moje buty górskie mają tak zaprojektowaną podeszwę, aby zapobiegać ślizganiu się po śliskich powierzchniach (Podeszwa Vibram). Podobnie jak w przypadku opon samochodowych (choć wtedy mowa jest o tarciu tocznym, nieco innym niż posuwiste) chodzi więc o przyczepność. Im większą trekker sobie zapewni, tym mniejsze ryzyko, że odniesie kontuzję w rezultacie niezachowania równowagi. Zatem TARCIE (pojmowane jako siła przeciwdziałająca względnemu ruchowi stykających się ciał) również należy brać pod uwagę, gdy najdzie nas chęć na wychodzenie w góry. Mówiąc innymi słowy, zadbaj o dobrą podeszwę na swoich butach.

Kiedyś opowiem jak poślizgnąłem się na kamieniu wracając z góry Kazbek. Przygoda zakończyła się szytym kolanem przez Polskich Ratowników w Bazie Meteo

Inne towarzyszące podróżom aspekty świata materialnego (którymi zajmują się fizycy) można by tu mnożyć (np. nachylenie stoku, temperatura powietrza, ilość światła docierającego do oczu podróżnika lub samo jego przemieszczanie się w czasoprzestrzeni etc.), ale nie jest to moim celem. Jako praktyk chciałem Wam tylko uzmysłowić, że dla własnego dobra i większej frajdy, prawa fizyki i ich rozmaite następstwa po prostu trzeba mieć na uwadze.

Wybitność góry. Niech Ci w umyśle zagości postulat wybitności

Korzystając z Waszej uwagi i koncentracji (koniecznych dla czytania treści poniekąd naukowych) wspomnę jeszcze o wybitności. Dla topografów pojęcie to jest równoważne z minimalną deniwelacją względną, czyli różnicą wysokości pomiędzy danym szczytem i okalającą go warstwicą o najniższej wartości. Innymi słowy, WYBITNOŚCIĄ SZCZYTU nazwiemy jego wysokość względną nad przylegającą do niego kluczową przełęczą. I dlatego też listę najwybitniejszych szczytów Polski otwierają Śnieżka, Babia Góra i Śnieżnik, zaś jeśli chodzi o Tatry to w tej kategorii palma pierwszeństwa należy się Kominiarskiemu Wierchowi. Z kolei trzy najwybitniejsze szczyty na Ziemi to Mount Everest, Aconcagua oraz Denali.

Zakończę przywołaniem słów Alberta Einsteina. Człowieka, którego nikomu chyba nie trzeba przedstawiać, co moim zdaniem stanowi najprostszą definicję sławy opartej na WYBITNEJ jakości rozumu ludzkiego. Oto, co ów geniusz powiedział na temat pewności wiedzy, której podstawy wyłożyłem Wam powyżej: “Jak długo matematyka dotyczy rzeczywistości, nie może dawać pewności. Jak długo matematyka daje pewność, nie dotyczy rzeczywistości.”