Mit eszik Pókember reggelire?

Mark Lorch, Hull Egyetem

Míg beragadtam egy szállodai szobába, belemerültem a 2002-es Pókember-film nézésébe. És az döbbentett rám, hogy Peter Parkernek óriási fehérjetartalmú étrendet kell tartania ahhoz, hogy előállítsa mindazt a pók-selymet, amin keresztül megy. Tehát, hogy én vagyok a stréber, arra gondoltam, mi legyen a fehérjefogyasztása, hogy fenntartsa gazemberverő életmódját.

Azt hiszem, megoldhatunk egy kis iskolai szintű fizikával, matematikával és néhány alapvető biokémiával. Ki kell dolgoznunk a Pókember selyemének erősségét, ki kell számolnunk, hogy a Pókember mekkora erőt fejt ki a selyemre, majd kitaláljuk, hogy mennyi és milyen fehérjére lesz szükség ahhoz, hogy a Pókember mutatványokat végezhessen.

Tegyük fel, hogy a Pókember olyan selymet állít elő, amelynek tulajdonságai megegyeznek az Araneus diadematus európai kerti pók által előállított vonóselyemmel. Ez azt jelenti, hogy szakítószilárdsággal kell rendelkeznie - ez a legnagyobb igénybevétel, amelyet egy anyag el tud viselni a törés előtt - hasonlóan a zongoraszálhoz.

A zongora drót szakítószilárdsága 1,1 milliárd passzal. Pascals a nyomás mértékegysége, amely a területegységre eső erő.

A Marvel címjegyzéke szerint a Pókember súlya 75 kg. Newton első törvényét alkalmazva kitalálhatjuk azt a lefelé irányuló erőt, amelyet a Pókember fejt ki. Tömegszeres lenne a Föld gravitációs gyorsulása, amely körülbelül 735 newtonnak bizonyul.

Ez a két érték lehetővé teszi számunkra, hogy kiszámoljuk a pókselyem keresztmetszeti területét úgy, hogy elosztjuk a selyem szakítószilárdságával kifejtett erőt. Anélkül, hogy belemennénk az apró számításokba, kiderül, hogy a Pókember a mennyezetről 1 mm-nél vastagabb selyemre akaszthat.

Most meg kell találnunk, hogy mekkora mennyiséget képvisel ez a selyemszál, ha a Pókember ebéd előtti világmegváltó munkamenetéhez 100 m kell. A selyem kissé nehezebb, mint a víz, ami azt jelenti, hogy a huzal 100 m-es súlya körülbelül 87 g lenne.

Körülbelül 6 g fehérje van egy tojásban. Úgy tűnik tehát, hogy Spideynek csak körülbelül 15 tojásra van szüksége reggelire, ha 100 m selymet tervez felhasználni. Ez nem túl rossz.

De a pókselyem túlnyomórészt egy fehérje hívású fibroinból áll. A fehérjék különböző aminosavakból készülnek, és a fibroin körülbelül 42% glicint tartalmaz. Míg a tojás csak 10,7% glicinből és szerinből áll (a szerint számolom, mert könnyen átalakítható glicinné). Tehát Spideynek négyszer több tojásfehérjét kell fogyasztania, mint a használni kívánt selyemfehérjét. Tehát valójában 60 tojásra van szüksége a 100 méteres selyemhez.

Ennek valójában nincs is vége. Végül is mi történik, ha kiugrik egy épületből, hogy megmentse egy leeső Mary-Jane-t, és weblapjait alkalmazza, hogy megmentse a napot, ahogy a film fele felé teszi.

A jelenetben Spidey kiugrik az erkélyről, és hét másodpercre elesik, mire a selyme elkezdi letartóztatni az esését. Elkapta M-J-t, mondjuk együttes súlyuk 125 kg. Mennyi selyemre lesz szüksége itt?

Spidey bukásának idejétől kiszámíthatjuk, hogy körülbelül 240 métert zuhant (hú, ez egy magas erkély). Ráadásul, feltételezve, hogy a selyem maximálisan elnyúlik, egy féktávolságig, az Eiffel-torony magasságának kb. A selyemkötél ütőereje, amikor lassulnak, súlyuknak körülbelül 35-szerese lenne.

Ami hatszor nagyobb erő, mint amikor Spidey éppen a selyemsorának végén lóg. De az esés hosszát (240 m) és az extra erőt figyelembe véve 1,3 kg selyemre lesz szüksége, hogy elkapja az esését. Tehát úgy gondolom, hogy reggel körülbelül 900 tojása volt reggelire, csak ahhoz, hogy elegendő selyem legyen ahhoz az egy jelenethez. Szerintem May néni észrevehette.

Mark Lorch

Mark Lorch nem dolgozik, nem konzultál, nem birtokol részvényeket vagy kap támogatást olyan vállalatoktól vagy szervezetektől, amelyek részesülnének ebben a cikkben, és akadémiai kinevezésükön túl nem tárt fel releváns kapcsolatokat.