Jeg har hatt en avslappende juleferie. Laptopen har støvet ned på pulten og jeg har fylt hodet mitt med romaner i stedenfor fysikk. Men i blant kommer allikevel fysikken frem: Jeg har nemlig flere ganger i løpet av jula havnet i rollen som festfysiker. Dette er en hyggelig, men forholdsvis krevende jobb. Som festfysiker skal man svare på spørsmål om det aller meste på stående fot; man skal gjøre det med forståelig språk, uten å virke belærende, og for all del ikke arrogant, og aller helst si noe litt morsomt i tillegg. Jeg kommer ganske ofte til kort. Fordelen er at festfysikeren sikkert er den som lærer mest i løpet av festen.

Bilkræsjparadokset

«Er det sant at det er det samme når to biler kjører i hundre kilometer i timen og frontkolliderer som når en bil kjører i hundre kilometer i timen og kræsjer i en fjellvegg?» spurte min fetter. Han hadde sett det på Mythbusters, men kunne ikke huske hvorfor det skulle være sånn, og syntes det hørtes rart ut.

«Det høres rart ut,» svarte jeg.

Bevegelsenergien

Grunnen til at jeg syntes det hørtes rart ut, var at energien unektelig ikke er den samme. Når noe er i bevegelse har det bevegelsesenergi. Hvor stor denne bevegelsesenergien er finner man ved å ta massen til tingen (antall kilo bilen veier), gange det med hastigheten (antall kilometer per time, eller enda bedre, antall meter per sekund), gange det med hastigheten en gang til, og dele svaret på to.

Resultatet av dette enkle regnestykket er at to like store biler som kjører i hundre kilometer i timen har dobbelt så mye bevegelsesenergi som en bil som kjører i hundre kilometer i timen. Etter kræsjet står bilen, eller bilene, i ro, og all bevegelsesenergien er brukt opp. To er ikke det samme som en. Altså er det ikke det samme om to biler kræsjer i hverandre som om en bil kræsjer i en fjellvegg.

Hvem er i ro?

Jeg ville gjerne komme med noe litt mer overbevisende, så jeg bestemte meg for å bruke et av de eldste triksene i boka. Når man ser på ting som beveger seg, er det egentlig bare interessant at de beveger seg i forhold til hverandre. Jorda beveger seg for eksempel i rasende fart gjennom verdensrommet. Vi sier allikevel at vi står i ro på jorda. På samme måte kan man bestemme seg for at en hvilken som helst ting som beveger seg i konstant hastighet egentlig står i ro, og justere hastighetene til alt rundt så de fortsatt beveger seg riktig i forhold til hverandre.

Om den ene bilen står i ro, kommer den andre mot den i to hundre kilometer i timen. Derfor sa jeg at

«Det blir vel det samme som om en bil treffer en fjellvegg i to hundre kilometer i timen.»

NEI, NEI, NEI!

Dette er feil av to grunner. 1: En bil i to hundre kilometer i timen har ikke like mye energi som to biler i ett hundre. Man finner energien ved å gange massen med hastigheten, og så gange med hastigheten en gang til. Hundre ganger hundre er ti tusen, ganger to er tjue tusen. To hundre ganger to hundre er førti tusen. Feil, feil, feil.

2: Om jeg kjører i to hundre kilometer i timen og treffer en fjellvegg, så står jeg i ro etter kræsjet. All bevegelsesenergien er gått med til å lage et høyt bang og til å mose meg og bilen. Om jeg sitter i ro i en bil og blir truffet av en annen bil som kjører i to hundre, så vil jeg bevege meg bakover etter kræsjet. Bare halvparten av bevegelsesenergien blir brukt opp. Man kan ikke bare bytte ut en bil med en fjellvegg og tro at det skal gå bra.

Hva er det samme?

«Hva sier egentlig spørsmålet?» er det aller første man skal spørre seg selv når man løser fysikkoppgaver. I dette tilfellet er spørsmålet dårlig stilt. Hva betyr det egentlig at noe «er det samme»? Mengden av energi er helt klart ikke den samme. Men om jeg sitter i den ene bilen, er jeg nok ikke så interessert i hva den totale mengden bevegelsesenergi som går over til andre energiformer i kollisjonen egentlig er. Jeg er interessert i hvilke konsekvenser denne konverteringen av energi har for meg og min bil.

Når en bil kræsjer i en fjellvegg i hundre kilometer i timen, går all bevegesesenergien med til å mose bilen og det som er inni.

Når to identiske biler kræsjer helt perfekt rett inn i hverandre, er det dobbelt så mye bevegelsesenergi, og dobbelt så mange biler å mose. Mengden av mos på hver bil blir den samme.

Derfor ville ikke jeg, sånn teoretisk sett, merke noen forskjell på om jeg kjørte i en fjellvegg eller om jeg frontkolliderte med en annen bil i samme hastighet.

Jeg har ikke tenkt å teste dette i praksis, men dette har visstnok blitt testet på Mythbusters, og jeg håper at de kom til omtrent samme konklusjon som meg.

Fornøyd, kjære fetter?