Если мяч, летящий с большой скоростью, футболист может остановить ногой или головой, то вагон, движущийся по рельсам даже очень медленно, человек не остановит. Почему!?

Разница в возможности остановить мяч ногой или головой и неспособности остановить даже медленно движущийся вагон связана с физическими характеристиками объектов, в частности с их массой и импульсом.

1. Импульс и масса:

   • Импульс ($p$) — это произведение массы ($m$) объекта на его скорость ($v$): $p = m \cdot v$.
   • Мяч, даже если он движется с большой скоростью, имеет относительно малую массу. Например, футбольный мяч весит около 450 граммов. Если он летит со скоростью 20 м/с, его импульс будет равен примерно $0,45 \cdot 20 = 9 \, \text{кг·м/с}$.
   • Вагон же, несмотря на медленную скорость, обладает огромной массой. Пусть вагон весит 10 тонн ($10\,000\,\text{кг}$) и движется со скоростью всего 1 м/с. Его импульс составит $10\,000 \cdot 1 = 10\,000 \, \text{кг·м/с}$.

   Даже если вагон движется медленно, его импульс в тысячи раз больше, чем у мяча. Поэтому человек физически не способен создать такую силу, чтобы мгновенно изменить движение вагона.

2. Сила торможения и время воздействия:

   • Чтобы остановить мяч, футболист оказывает на него силу своей ногой или головой в течение короткого времени. Этого достаточно, чтобы передать противодействующую силу, равную или превышающую импульс мяча.
   • Для вагона потребовалась бы колоссальная сила. Человеческое тело не может выдержать такой нагрузки: даже при всей мышечной мощи оно не сможет существенно повлиять на движение вагона.

3. Сопротивление движению:

   • В случае мяча, после удара о ногу или голову, он быстро останавливается из-за резкой смены направления движения и трения об воздух.
   • Вагон движется по рельсам с минимальным сопротивлением качению. Даже если человек приложит усилия, ему не удастся создать значительное трение или противодействие, чтобы остановить вагон.

4. Пределы человеческих возможностей:

   • Человек ограничен в том, сколько силы он может приложить. Даже самые сильные атлеты не способны остановить объект с таким огромным импульсом, как вагон. К тому же масса человека значительно меньше массы вагона, и при столкновении вагон просто "переедет" через создаваемое сопротивление.

Вывод:

Остановить мяч возможно, потому что его масса и импульс относительно малы, и человек может развить достаточную силу для торможения. Вагон же, из-за своей огромной массы и импульса, требует сил, значительно превышающих человеческие возможности, поэтому его остановить вручную невозможно.