Почему кажется что колеса крутятся в обратную сторону
Весь вопрос не влез, поэтому может он и не понятен. Читаем подробнее.
Почему при определенной скорости вращения кажется что колесо или винт самолета крутится в обратном направлении?
С чем связан такой зрительный обман?
Я думаю кто наблюдательный тот этот эффект заметил.
Это - зрительная иллюзия, так называемый "стробоскопический эффект", связанный с таким понятием, как "инерционность зрения" - абсолютно не корректной фразы для механизма зрительного восприятия окружающей действительности. На деле - это инерционность механизма обновления верифицированных образов в зрительной области мозга, связанной парой зрительных нервов с сетчатками глаз, и примерно равная 0,06 сек. Эффект наблюдается на периодических разделителях движущихся объектов, с возникновением фазовых сдвигов в периодах смены положений разделителей: вращающиеся лопасти, протекторы колёс и т.д., обусловленных отставанием , совпадением или опережением этого времени инерции по отношению к скорости смены смещающегося за полный оборот разделителя. Это при переменной скорости вращения - зрительно выглядит как замедляющееся движение по ходу вращения, затем кажущаяся остановка вращения и далее - "обратное вращение".
Не всем и не всегда это кажется, хотя многие наблюдают подобное. Стробоскопический эффект, а это именно благодаря ему нам это кажется, зависит от нашего индивидуального зрительного восприятия. Разные люди могут по разному видеть направление вращение, так если сосредоточится то этот эффект пропадает, в то время как взглянув мимолетно действительно что очень быстро вращающийся объект крутится в обратную сторону.
Но теперь, как известно, у вагонных колес больше одной спицы Пример должен только помочь прояснить принцип. Обычное колесо тренера обычно имеет 12 спиц. Работает так же. Тем более, что один выступающий для зрителя похож на другой. Это означает, что для создания этого медленного обратного эффекта отдельная спица не должна совершать полный или почти полный оборот, скорее достаточно, если следующая спица достигнет положения, близкого к первому положению после 1/25 хода. второй. Глаз зрителя не различает спицы, но считает, что это та же самая спица, что и только что, и что он только немного сдвинулся против часовой стрелки.
И разве такое есть только при просмотре фильмов? Или тоже на самом деле?
Ответ на этот вопрос неоднозначен. Это также подтверждает Карл Гегенфуртнер, профессор психологии восприятия Гиссенского университета. Сам он считает, что эта иллюзия колеса телеги существует только в фильме. Но есть люди вроде британского исследователя Дейла Первеса, убежденного, что эффект может иметь место и в реальности. Это может указывать на то, что наши глаза обычно не воспринимают непрерывные движения, но они также обрабатывают движение как короткую, быстро сменяющую друг друга последовательность отдельных изображений. Например, когда мы смотрим фильм, а не непрерывным потоком.
Но это еще не было выяснено единогласно. При определенных обстоятельствах эффект также может возникать при электрическом освещении. Обычные лампочки, которые работают от переменного тока, на самом деле не излучают постоянного света, а скорее очень быстро мерцают. То есть интенсивность света колеблется 50 раз в секунду. Глаз обычно этого не замечает, но это мерцание может иметь эффект, аналогичный быстрой последовательности изображений на пленке.
А действительно, почему? И как вообще это возможно? И сталкивались ли лично вы с таким эффектом?
Кстати говоря, данное явление можно увидеть не всегда, а только когда машина едет очень быстро. Пока она катится медленно, мы видим, что ее колеса крутятся по направлению движения авто. Во время разгона в какой-то момент нам начинает казаться, что диски остановились, замерли. А при еще большем разгоне мы к своему удивлению наблюдаем, как колеса машины начинают крутиться в противоположную сторону.
Это иллюзия, оптический обман, называемый в физике стробоскопическим эффектом (искажением восприятия двигающихся объектов). То есть мы видим то, чего нет. Или видим не так. Как это получается?
Наше зрение воспринимает информацию не непрерывно, а покадрово. Вдобавок свет, который кажется нам постоянным, на самом деле мерцает. Когда объект движется слишком быстро, мы видим его положение попеременно в разных точках, и когда мы видим его все время в одной и той же области, нам кажется, что объект неподвижен.
Например, глядя на крутящееся колесо, мы реагируем на движение спиц диска. Пока колесо крутится медленно, наш глаз в состоянии регистрировать движение спицы, отклонение ее положения на определенный угол. Поэтому мы видим, что колесо вращается по направлению движения машины. Это не обязательно должна быть та же самая спица, просто частота вращения колеса такова, что оказавшаяся в нужном месте спица находится под небольшим углом (по направлению движения) к предыдущему состоянию.
Но в какой-то момент скорость автомобиля становится достаточно большой, а частота вращения увеличивается до такой степени, что в момент регистрации глазом колеса какая-то из спиц все время занимает одно и то же положение. И у нас создается впечатление, что колесо не крутится, хотя машина едет.
Это явление можно наблюдать как при дневном свете, там и при искусственном уличном освещении. И даже темной ночью. Главное, чтобы движущееся колесо хоть как-то подсвечивалось, потому что стробоскопический эффект – это искажение восприятия ОСВЕЩЕННЫХ движущихся объектов. Кстати, в объективе видеокамеры этот эффект тоже никуда не пропадает. Крутящиеся в обратную сторону колеса можно увидеть как своими глазами, так и на видеозаписи.
Замечали, что когда в кино показывают мчащийся на большой скорости автомобиль, нам порой кажется, что его колёса вращаются в обратную сторону? Всё дело в стробоскопическом эффекте.
Объясняем, что это за странная оптическая иллюзия и почему она возникает
Стробоскопическим эффектом называют зрительную иллюзию, возникающую в кинематографе и телевидении в случаях, когда частота киносъёмки и проекции близка к частоте отображаемого процесса. В кинематографе такой эффект считается проявлением искажений первого рода. Полностью избавиться от него в кино и телевидении практически невозможно — можно лишь уменьшить его интенсивность увеличением частоты киносъёмки и проекции или увеличением выдержки, зависящей от угла раскрытия обтюратора.
Вследствие стробоскопического эффекта при вращении колеса на экране может казаться, что оно неподвижно или вращается в обратную сторону. Это происходит из-за того, что спицы колеса за время съёмки одиночного кадра проходят угол, примерно равный или незначительно меньший, чем угол между ними. А возникает этот эффект вследствие инерции нашего зрения: в сознании наблюдателя зрительный образ сохраняется ещё некоторое время после того, как вызвавшая его картина исчезает.
Мы замечаем вращение колеса по движению наиболее заметных его деталей – в зависимости от дизайна это могут быть спицы, отверстия или, на худой конец, их имитация на колпаках. Кинолента запечатлевает действительность лишь в отдельные моменты и при стандартной скорости на ней получается 24 изображения в секунду. Если в промежутке между кадрами колёса делают один или несколько полных оборотов, то наблюдателю будет казаться, что они стоят на месте.
А если колёса будут делать чуть больше, чем один или несколько полных оборотов, то при просмотре плёнки будет казаться, что они вращаются медленнее, чем движется автомобиль. Чаще всего встречается третий вариант, когда колёса немного недотягивают до целого числа полных оборотов — тогда спицы словно сдвигаются назад и на экране нам кажется, будто колёса вращаются и вовсе в обратном направлении.
Казалось бы, ответ на этот вопрос очевиден, но на самом деле всё не так просто. Попробуем разобраться.
Объясняем, вращается ли воздух в шине вместе с колесом или остаётся неподвижным
Как перемещается воздух внутри автомобильной шины? Зависит от условий движения. Когда автомобиль только начинает разгоняться и воздух в шине ещё не приобрел вращательного движения из-за того, что трение между внутренней стенкой шины и воздухом небольшое, первое время воздух с позиции внешнего наблюдателя будет неподвижен. Постепенно трение вовлекает во вращение и ближайшие к шине слои воздуха, а те слои, в свою очередь, вовлекают следующие — ближе к оси колеса.
Через некоторое время весь воздух в шине будет вращаться вместе с ней. При торможении колесо останавливается, а воздух в нём продолжает вращаться — относительно и колеса (причем быстрее, чем колесо), и земли. Но постепенно силы трения останавливают и вращение воздуха в шине. При установившемся равномерном движении скольжение воздуха уменьшится почти до нуля, но всё равно будет присутствовать.
Эффект отставания воздуха от колеса намного меньше, чем был бы эффект отставания воды от колеса. Это связано с разностью плотностей воздуха и воды — коэффициенты внутреннего трения у них отличаются куда меньше, чем плотность, поэтому вода, как более тяжёлая субстанция, гораздо дольше сохраняла бы инерцию. Но есть ещё один нюанс.
Воздух в шине перемещается не в одном направлении, а сразу в нескольких, поскольку при движении автомобиля шина испытывает давление от поверхности дороги и непрерывно сплющивается в точке соприкосновения с землёй. От этого сжатия воздух постоянно смещается вверх по шине — и по правой, и по левой стороне, если смотреть на вращающееся колесо в профиль.
Читайте также: