Оптична ілюзія обертання автомобільних коліс.

Іноді під час руху автомобіля створюється відчуття, що колеса знаходяться в нерухомому стані чи навіть обертаються у зворотний бік. Чому так відбувається? Давайте розберемося в принципах красивою оптичної ілюзії, яку ми часто бачимо на дорозі.

Дивіться також: Як працюють різні типи диференціалів

Ми напевно не раз бачили на дорозі, по телевізору, в Інтернеті як колеса автомобіля обертаються всупереч законам фізики. Тобто колеса обертаються у зворотний бік, незважаючи на рух машини в іншу сторону. Можливо, ця ілюзія спантеличила вас. Найдивовижніше, що коли автомобіль рушає з місця, спочатку обертання коліс може здаватися нормальним і природним. Тобто обертання коліс відбувається у правильному напрямку. Однак, як тільки обертання коліс досягає певної швидкості, спиці, промені колісних дисків іноді починають рухатися в іншу сторону або навіть перестають обертатися. Що ж відбувається?

Ця ілюзія демонструє, як працює наша функція зору і як мозок може інтерпретувати й обробляти інформацію, одержувану з органів зору. Наші очі здатні працювати на частоті 200 кадрів в секунду при обробці нормального статичного зображення. Але коли справа доходить до фіксації і виявлення руху, то згідно з дослідженнями встановлено, що зорова система людини може виявляти зміни в русі (наприклад обертання колеса) тільки зі швидкістю 13 кадрів в секунду.

Хоча, як ми вже сказали, наші очі і мозок може обробляти інформацію з більшою частотою кадрів. Але інформацію про рух об’єкта мозок може обробляти тільки зі швидкістю 10-15 кадрів в секунду. Хоча встановлено, що ця швидкість обробки інформації нашим мозком органів зору може бути збільшена з допомогою спеціальних тренувань.

І так давайте на прикладі обертання колеса докладніше дізнаємося, як працює наш зір і як наш мозок обробляє інформацію. Припустимо, що автомобільне колесо має чотири спиці або чотири променя колісного диска, розташовані під кутом 90 градусів один до одного. Уявімо, що один промінь повернутий на 12 годин (якщо уявити колісний диск у вигляді циферблата годинника). Тепер уявімо обертання колеса за годинниковою стрілкою.

Якщо колесо на невеликій швидкості буде рухатися вперед, то промінь, розташований на становищі 12 годин переміститися на положення 2 години. У цьому положенні наш мозок буде обробляти інформацію, отриману від органів зору як окремий кадр. В цьому випадку ми будемо бачити не окремі кадри, а безперервну картинку руху колеса в звичайну бік при русі автомобіля вперед.

Чому при обертанні коліс з певною швидкістю вони обертаються в зворотному напрямку?

Однак якщо колесо буде обертатися з великою швидкістю, то наш мозок не буде встигати обробляти кожен кадр одержуваної інформації про обертання колісного диска. Тобто, інтервал обертання спиць або променів колісного диска, розташованих під кутом 90 градусів будуть потрапляти на три, шість, дев’ять і 12 годин в той момент, коли наш мозок не буде встигати обробляти попередні кадри. В результаті при певній швидкості обертання коліс нам може здатися, що колісні диски зупинилися, незважаючи на рух машини.

Тобто, наш мозок, запам’ятавши початкове положення колісних спиць або променів з-за низької швидкості обробки інформації (в середньому 13 кадрів в секунду), не встигаючи обробляти кожен кадр, буде думати, що колесо стоїть на місці.

При збільшенні швидкості обертання коліс, починає з’являтися зворотний ефект неефективності обробки візуальної інформації нашим мозком, який полягає в тому, що нашому мозку буде здаватися, що центральна спиця або промінь колісного диска, розташований раніше на становищі 12 годин, після кожного кола обертання буде зміщуватися проти годинникової стрілки на 1 годину назад, тобто на 11 годин. У підсумку після обробки інформації наш мозок буде помилково думати, що колесо обертається у зворотному напрямку.

Чому при обертанні коліс з певною швидкістю вони обертаються в зворотному напрямку?

Ось чому, незважаючи на рух вперед, наш мозок буде інтерпретувати рух коліс на певній швидкості у зворотний бік. Вся справа в нестачі швидкості обробки зорової інформації.

Різні типи коліс: Як вони виготовлені

Те ж саме відбувається і при перегляді відео по телевізору або в Інтернеті, на якому знято рух автомобіля зі швидкістю 50 кадрів в секунду. В ідеалі ми бачимо правильне обертання коліс на такому відеоролику при швидкості повного обороту обертання колеса менше 1/50 в секунду. Як тільки швидкість обертання колеса зрівняється зі швидкістю роботи камери чи стане вище, то камера знімає ролик буде не встигати фіксувати повне обертання колісних спиць і променів і нам буде здаватися, або що обертання колеса припинилося, або колесо, незважаючи на рух машини вперед, почало обертатися у зворотний бік.

Також аналогічний ефект ви можете побачити при працюючих лопатях вертольота або при русі пропелерів авіадвигунів.