Почему кажется что колесо вращается в обратную сторону
Почему, когда машина едет вперед, кажется, что ее колеса крутятся назад
Многие уже в детстве терроризируют своих родителей вопросом, почему же у машины, которая едет вперед, колеса крутятся назад. Для ребенка, изучающего мир с неуемным любопытством из окна автомобиля, это настоящее волшебство. Тем более, что далеко не все взрослые могут удовлетворить интерес своего чада, регулярно подбрасывающего то неудобные, то слишком сложные задачки.
«Ну, вот такая вот зрительная иллюзия», — неуверенно промычит отец в надежде, что пытливому сыну этого «вразумительного» ответа будет вполне достаточно. И хотел бы он рассказать мальчишке, что именно происходит в тот момент, когда картинка перестает соответствовать реальности, да не может, потому как сам не знает. Так попробуем же разобраться в «пролеме», чтобы в следующий раз вы не попали впросак.
Когда автомобиль трогается с места, его колеса начинают «движение» вместе с ним — в том же направлении. Однако как только машина набирает более-менее высокую скорость, тому, кто наблюдает за ней со стороны, кажется, что диски замерли в одном положении или же «отправились» в обратную сторону вопреки всем законам физики. Подобное можно увидеть как воочию, так и на видеоролике.
Вращающиеся в обратную сторону колеса порождают оживленные дискуссии в интернете. Одни утверждают, что такой визуальный эффект возможен лишь при определенном освещении, другие уверены: свет может быть любой, а разгадка кроется в параметрах видеокамеры, которая снимала движущийся автомобиль.
На самом же деле ни то, ни другое предположение не является всецело корректным. Поскольку, как мы уже сказали, увидеть машину с «гуляющими» колесами можно не только по телевизору, но и вживую. Не только при искусственном, но и при дневном свете.
Что будет, если в мотор вместо бензина АИ-92 залить АИ-100
Зачем водители открывают окна, когда в машине есть кондиционер
РЕШЕНИЕ
Все дело в стробоскопическом эффекте. И да, это ни что иное, как оптический обман зрения, возникающий при искаженном восприятии движущихся предметов: в нашем случае — колес автомобиля, а точнее — спиц колесного диска. Обусловлен он как «мерцающим» освещением, так и рядом биологических факторов, в частности, строением зрительной системы человека.
Если говорить простым языком, то когда спица диска подсвечивается солнечным лучом или придорожным фонарем в одном и том же положении, нам кажется, будто она замерла. Между вспышками проходит чуть больше времени? Значит точка, за которой следит наш глаз, успевает сделать полный оборот и «проехать» еще немного вперед — мы видим, что колесо «движется» в одном направлении с машиной (схема «а»). Мерцания, напротив, происходят чаще? Пожалуйста: диск как бы не «докручивается», и мозг воспринимает это как обратное вращение (схема «б»).
…Кстати сказать, подобный эффект можно наблюдать не только, глядя на колесные диски автомобиля. Точно так же наш орган зрения воспринимает, скажем, лопасти вентилятора или вертолета.
Почему иногда нам кажется, что колёса автомобиля вращаются в обратную сторону
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.
Почему при вращении колес с определенной скоростью они вращаются в обратном направлении?
Оптическая иллюзия вращения автомобильных колес.
Иногда во время движения автомобиля создается ощущение, что колеса находятся в неподвижном состоянии или даже вращаются в обратную сторону. Почему так происходит? Давайте разберемся в принципах красивой оптической иллюзии, которую мы часто видим на дороге.
Мы наверняка не раз видели на дороге, по телевизору, в Интернете как колеса автомобиля вращаются вопреки законам физики. То есть колеса вращаются в обратную сторону, несмотря на движение машины в другую сторону. Возможно, эта иллюзия озадачила вас. Самое удивительное, что когда автомобиль трогается с места, сначала вращение колес может казаться нормальным и естественным. То есть вращение колес происходит в правильном направлении. Однако, как только вращение колес достигает определенной скорости, спицы, лучи колесных дисков иногда начинают двигаться в другую сторону или даже перестают вращаться. Что же происходит?
Эта иллюзия демонстрирует, как работает наша функция зрения и как мозг может интерпретировать и обрабатывать информацию, получаемую с органов зрения. Наши глаза способны работать на частоте 200 кадров в секунду при обработке нормального статичного изображения. Но когда дело доходит до фиксации и обнаружения движения, то согласно исследованиям установлено, что зрительная система человека может обнаруживать изменение в движении (например вращение колеса) только со скоростью 13 кадров в секунду.
Хотя, как мы уже сказали, наши глаза и мозг могут обрабатывать информацию с большей частотой кадров. Но информацию о движении объекта мозг может обрабатывать только со скоростью 10-15 кадров в секунду. Хотя установлено что эта скорость обработки информации нашим мозгом с органов зрения может быть увеличена с помощью специальных тренировок.
И так давайте на примере вращения колеса подробнее узнаем, как работает наше зрение и как обрабатывает информацию наш мозг. Предположим, что автомобильное колесо имеет четыре спицы или четыре луча колесного диска, расположенные под углом 90 градусов друг к другу. Представим, что один луч повернут на 12 часов (если представить колесный диск в виде циферблата часов). Теперь представим вращение колеса по часовой стрелке.
Если колесо на небольшой скорости будет двигаться вперед, то луч, расположенный на положении 12 часов переместиться на положение 2 часа. В этом положении наш мозг будет обрабатывать информацию, полученную от органов зрения как отдельный кадр. В этом случае мы будем видеть не отдельные кадры, а непрерывную картинку движения колеса в обычную сторону при движении автомобиля вперед.
Однако если колесо будет вращаться с большой скоростью, то наш мозг будет не успевать обрабатывать каждый кадр получаемой информации о вращении колесного диска. То есть, интервал вращения спиц или лучей колесного диска, расположенных под углом 90 градусов будут попадать на три, шесть, девять и 12 часов в тот момент, когда наш мозг не будет успевать обрабатывать предыдущие кадры. В итоге при определенной скорости вращения колес нам может показаться, что колесные диски остановились, несмотря на движение машины.
То есть, наш мозг, запомнив первоначальное положение колесных спиц или лучей из-за низкой скорости обработки информации (в среднем 13 кадров в секунду), не успевая обрабатывать каждый кадр, будет думать, что колесо стоит на месте.
При увеличении скорости вращения колес, начинает появляться обратный эффект неэффективности обработки визуальной информации нашим мозгом, который заключается в том, что нашему мозгу будет казаться, что центральная спица или луч колесного диска, расположенный ранее на положении 12 часов, после каждого круга вращения будет смещаться против часовой стрелки на 1 час назад, то есть на 11 часов. В итоге после обработки информации наш мозг будет ошибочно думать, что колесо вращается в обратном направлении.
Вот почему, несмотря на движение вперед, наш мозг будет интерпретировать движение колес на определенной скорости в обратную сторону. Все дело в нехватке скорости обработки зрительной информации.
То же самое происходит и при просмотре видео по телевизору или в Интернете, на котором снято движение автомобиля со скоростью 50 кадров в секунду. В идеале мы видим правильное вращение колес на таком видеоролике при скорости полного оборота вращения колеса меньше 1/50 в секунду. Как только скорость вращения колеса сравняется со скоростью работы камеры или станет выше, то камера снимающая ролик будет не успевать фиксировать полное вращение колесных спиц и лучей и нам будет казаться, либо что вращение колеса прекратилось, либо колесо, несмотря на движение машины вперед, начало вращаться в обратную сторону.
Также аналогичный эффект вы можете увидеть при работающих лопастях вертолета или при движении пропеллеров авиадвигателей.
Почему при вращении колес с определенной скоростью они вращаются в обратном направлении?
Оптическая иллюзия вращения автомобильных колес.
Во время движения автомобиля иногда создается ощущение и можно увидеть, что колеса машины находятся как-бы в неподвижном состоянии или вращаются в обратную противоположную сторону. Почему так происходит? Вы знаете друзья? Давайте сегодня вместе разберемся в принципах этой загадочной оптической иллюзии, которую мы часто с вами можем наблюдать у машин на автодороге.
Смотрите также: Как работают различные типы дифференциалов
Мы наверняка с вами не раз наблюдали на дороге или видели по телевизору, а также в роликах Интернета, как колеса автомобиля вопреки законам физики вращаются в обратную сторону, несмотря на движение автомашины в противоположную сторону. Возможно что эта иллюзия многих из вас озадачила. Самое удивительное здесь вот что, когда автомобиль трогается с места его вращение колес может изначально казаться нам вполне нормальным и естественным. То есть вращение колес у машины происходит действительно в правильном направлении. Однако, как только такое вращение колес достигает определенной скорости, то спицы или лучи колесных дисков начинают иногда двигаться как-бы в другую сторону или вообще перестают вращаться. Что же с ними такое происходит?
Эта оптическая иллюзия демонстрирует всем нам, как работает наша функция зрения и как мозг может интерпретировать и обрабатывать поступившею к нему информацию получаемую именно от органов зрения. Наши глаза способны работать на предельной частоте 200 кадров в секунду при обработке нормального статичного изображения. Но когда дело доходит до фиксации и обнаружения любого движения, то согласно проведенных исследований было установлено, что зрительная система человека может обнаруживать изменение в движении (например вращение колеса) только со скоростью 13 кадров в секунду.
И так друзья, давайте на примере вращения того же колеса узнаем все по-подробней, как все-таки работает наше зрение и как обрабатывает поступающую от него информацию наш мозг. Предположим, что автомобильное колесо имеет четыре спицы или четыре луча на колесном диске, которые расположены по отношению друг к другу под углом 90 градусов. А теперь представим, что один из лучей на диске повернут на 12 часов (если представить этот колесный диск в виде циферблата часов). Теперь давайте представим с вами вращение колеса по часовой стрелке. Представили.
Так вот, если колесо на небольшой скорости будет двигаться вперед, то соответственно луч, расположенный в положении 12 часов переместиться на положение 2-х часов. В этом положении наш мозг и будет обрабатывать поступающую к нему информацию от органов зрения, как отдельно взятый кадр. В этом случае мы с вами будем видеть воочию не отдельные кадры, а непрерывную картинку движения колеса в привычную нам сторону при движении автомобиля вперед.
Однако в том случае, если колесо у машины будет вращаться с большей увеличенной скоростью, то наш с вами мозг будет уже не успевать обрабатывать каждый получаемый им кадр информации о вращении колесного диска. То есть, интервал вращения спиц или лучей колесного диска расположенных под углом 90 градусов, будет попадать в тот момент когда наш мозг не будет успевать обрабатывать предыдущие кадры соответственно, на 3 (три), 6 (шесть), 9 (девять) и 12 часов. В итоге при определенной скорости вращения колес нам с вами может показаться, что колесные диски остановились несмотря на движение автомашины.
То есть, иными словами, наш мозг запомнив первоначальное положение колесных спиц или лучей на диске из-за низкой скорости и обработки информации (в среднем 13 кадров в секунду), не успевает обрабатывать каждый последующий кадр и думает что колесо стоит на месте.
При увеличении скорости вращения колес начинает проявляться обратный эффект зрения и неэффективности обработки визуальной информации нашим мозгом, который заключается как-раз в том, что нашему мозгу начинает казаться, что центральная спица или луч колесного диска распологавшийся ранее на положении 12 часов, после каждого круга вращения будет смещаться против часовой стрелки на 1 час назад, то есть на 11 часов по циферблату. В итоге после обработки информации мозгом он будет ошибочно думать, что колесо вращается в обратном направлении.
Вот почему несмотря на движение машины вперед наш мозг интерпретирует такое движение колес на определенной скорости в обратную сторону. А дело тут как-раз в нехватке скорости обработки зрительной информации.
То же самое происходит и при просмотре видео по телевизору или в Интернете, на котором снято движение автомобиля со скоростью 50 кадров в секунду. В идеале мы с вами видим правильное вращение колес на таком видеоролике при скорости полного оборота вращения колеса меньше 1/50 доли в секунду. Как только скорость вращения колеса сравняется со скоростью работы камеры или станет выше, то естественно камера снимающая ролик будет уже не успевать фиксировать полное вращение колесных спиц или лучей диска и нам будет казаться, что вращение колеса либо прекратилось, либо оно, это колесо, несмотря на движение машины вперед начало вращаться в обратную сторону.
Такой же аналогичный эффект вы можете увидеть и при работающих лопастях вертолета или при движении пропеллеров у авиадвигателей.
Почему колеса крутятся в обратную сторону
С такой иллюзией почему колеса крутятся в обратную сторону сталкивались абсолютно все люди, даже те, кто никогда не водил автомобиль. Да, это именно иллюзия, не имеющая ничего общего с реальностью.
Почему колеса крутятся в обратную сторону в фильмах
Этот эффект называется «стробоскопическим». Кстати, его вы можете наблюдать не только во время поездок, но и в кинематографии. Его легко заметить при искусственном освещении. Если объяснять простыми словами, то стоит отталкиваться одного факта — вращающееся колесо является симметричным. То есть, рисунок будет повторяться с определенной периодичностью.
Допустим, мы фотографируем колесо через каждые несколько секунд. В таком случае перед глазами будет мгновенное изображение колеса, которое повернулось на определенный угол. Так как рисунок повторяется, наш мозг воспринимает колесо в положении, являющемся ближайшим к предыдущему. Грубо говоря, если следующая спица за промежуток между снимками на малую долю не дойдет до положения, в котором мы до этого наблюдали другую спицу, будет казаться, что колесо повернулось назад.
Для большего понимания такого эффекта вернемся к кинематографии. Итак, в кино мы видим машину. Важно учитывать, что частота кадров составляет 24 единицы за одну секунду. Берем другой факт — у диска машины 24 спицы. Диск делает 1 оборот в секунду. Как итог, у нас возникнет иллюзия, что спицы стоят. Но, если скорость движения будет меньшей, колесо начнет «крутиться назад».
В чем ключевой момент? Требуются конкретно два периодических процесса. Отходим от кино и переключаемся на реальную жизнь. Когда вы видите, что колеса крутятся назад у каждой машины, есть две версии. Возможно, мигает свет (в качестве него могут быть уличные фонари). Другая версия — периодический процесс голове. Шутка, конечно же, со второй версией здоровый человек сталкиваться не должен.
Наверняка многие из вас с таким явлением сталкиваются именно вечером. Потому что в позднее время суток включаются фонари. Их особенность в низкочастотной пульсации. Наш глаз работает таким образом, что он фиксирует так называемый кадр исключительно в период светового импульса.