Почему, когда машина едет вперед, кажется, что ее колеса крутятся назад

Очень часто глядя на двигающийся на высокой скорости автомобиль — как в живую, так и по телевизору, создается впечатление, что его колеса крутятся в обратную сторону, что в принципе не возможно. Почему же так кажется мы и постарались разобраться.

Еще с детства некоторые любопытные дети терроризировали своих родителей этим вопросом, как так получается, что автомобиль движется вперед, а колеса едут назад. Для маленьких непосед познающих мир с огромным интересом из окна машины, это поистине чудо. Как часто получается, иногда даже взрослые не могут ответить на интересующий родного чада, слишком сложный или неудобный вопрос.

Так давайте вместе постараемся разобраться в данной проблеме, чтобы в очередной раз вы не попали в неловкое положение, из-за незамысловатого вопроса.

Пример

При трогании машины, колеса вместе с ней начинают крутиться в одном и том же направлении. Но, при наборе чуть более высокой скорости, тем кто смотрит на машину со стороны может показаться, что ее колеса остановились и даже начали вращаться в обратную сторону, вопреки всем законам физики.

Крутящиеся в противоположную сторону колеса разжигают горячие споры в сети. Одни говорят, что такая иллюзия происходит только при нужном свете, другие заявляют, что освещение не играет роли, а ответ скрывается в настройках видеокамеры снимающей движущийся автомобиль.

Однако, все эти предположения не правильные, так как автомобиль с вращающимися в обратную сторону колесами можно увидеть не только по телевизору или на видео, но и своими глазами на улице. Так же как и при любом освещении и даже вечером.

Ответ

Разгадка такого вращения колес кроется в стробоскопическом эффекте. Это и есть самая настоящая оптическая иллюзия, которая наступает при искаженном восприятии движущихся предметов, в данной ситуации именно спиц колеса. Вызванная как мерцающем освещением, так некоторыми биологическими свойствами зрительной системы человека.

Говоря понятным языком, когда на спицу колеса падает свет (будь то луч солнца или фонарь уличного освещения) в одном и том же положении, нам видится, что она остановилась.

Когда скорость вращения диска меньше, а между подсветкой спицы проходит чуть больше времени, точка за которой наблюдают наши глаза успевает сделать чуть больше целого оборота диска и поэтому на кажется, что диски крутятся вместе с машиной в правильном направлении. (Схема а)

Если скорость увеличилась, мерцания спицы происходят чаще, поэтому точка не успевает сделать полный оборот и нам кажется, что колеса крутятся назад. (Схема б)

Подобную оптическую иллюзию можно увидеть не только глядя на автомобильные колеса, также она появляется у лопастей вертолета или вентилятора, винтах самолета и т.д.

Почему кажется, что колеса крутятся назад при движении вперед?

Если бросить взгляд на проезжающее рядом на высокой скорости авто, может показаться. Что колеса вращаются в обратном направлении, хотя такого в принципе быть не может. Частенько и дети задают родителям вопросы из разряда: «Машина еде вперед, а колеса назад крутятся. Почему?». Многие промычат что-то в духе царя из старого советского мультика: «Оптический обман зрения», в надежде, что этого вполне достаточно. В чем же на самом деле причина подобной «иллюзии»?

Когда автомобиль только начинает движение на малой скорости, колеса, как и положено, крутятся в одном направлении с ним. Но стоит ему только набрать солидную скорость, как наблюдателям начинает казаться, будто диски застыли или же вообще наплевали на все законы физики и решили крутиться в обратную сторону.

Якобы вращающиеся не в ту сторону колеса обычно порождают множество спорах на просторах всемирной паутины. Некоторые «эксперты» утверждают, что это еще один из трюков освещения, другие же авторитетно заявляют что все дело в видеокамере. Но ни одно из не является истиной.

На самом деле все объясняется стробоскопическим эффектом. И, да, это действительно обман зрения. Который, если быть точным, вызывается искаженным восприятием движения спиц диска колеса. Обусловлено это не только «мерцанием» элементов на свету, но и устройством нашей зрительной системы. Когда объект «подсвечивается», находясь на в одном положении, кажется, будто он не двигается, перемещается вперед — значит движение есть. А вот если скорость реального движения объекта очень высокая и «мерцание» происходит чаще, глаз не успевает зафиксировать прохождение объектом полного круга, начинает казаться, что вращение происходит в обратную сторону.

И подобный эффект мы можем наблюдать не только на дисках автомобиля. Если посмотреть на лопасти вертолета или вентилятора, тоже будет казаться, что они двигаются в обратную сторону.

Почему иногда кажется, что колеса быстро едущей вперед машины крутятся назад?

23 мая 2011 года

Это результат стробоскопического эффекта

Возникает он вследствие инерции зрения: в сознании наблюдателя зрительный образ сохраняется некоторое время после того, как вызвавшая его картина исчезает. Чаще всего иллюзию неподвижных колес стремительно несущегося авто можно видеть в кино. Мы засекаем вращение колеса по движению наиболее заметных его деталей, прежде всего спиц (или их рельефной имитации на автомобильных колпаках). Кинолента запечатлевает действительность лишь в отдельные моменты, и при стандартной скорости на ней получается 24 изображения в секунду. Если в промежутке между кадрами колеса делают один или несколько полных оборотов, то стороннему наблюдателю будет казаться, что они стоят на месте. Если колеса будут делать чуть больше, чем один или несколько полных оборотов, то будет казаться, что они вращаются, но медленнее, чем движется автомобиль. Возможен и третий вариант: если колеса немного недотягивают до целого числа полных оборотов, то спицы «сдвигаются назад» и кажется, что колеса вращаются в обратном направлении. В реальной жизни это явление чаще всего можно наблюдать на вечерней улице, освещенной фонарями, имеющими низкочастотную пульсацию. Наш глаз фиксирует «кадр» только во время светового импульса.

Почему иногда кажется, что колеса быстро едущей вперед машины крутятся назад?

Любители автомобилей и фильмов, посвященных гоночному жанру, наверняка замечали, что когда на экране транспорт несется на большой скорости вперед, его диски могут вращаться в противоположную сторону. Подобная аномалия прослеживается, когда человек наблюдает за авто при свете ночных фонарей. Нетрудно догадаться, что это визуальный обман, и на самом деле колеса крутятся в том же направлении, куда едет машина. Но из-за чего возникает этот эффект?

Явление в кинематографе

Эффект обратного вращения дисков часто фигурирует в кинематографе. Его появление зависит от частоты кадров видеокамеры и скорости движения транспорта. Предположим, что камера пишет со стандартной частотой в 24 кадра в секунду. Получается, она фиксирует положение объекта каждые 41,6 миллисекунд. Теперь представим, что в этот момент снимается движущийся автомобиль.

Если частота вращения колес совпадает с интервалом между кадрами и равна 41,6 млс, то на видео диски будут неподвижны, т.к. каждый кадр будет фиксировать их в том же положении. Когда скорость авто быстрее, то на ролике колеса будут вращаться в том же направлении, куда движется автомобиль, но делать это не так быстро, как он. А если диски делают полный оборот медленнее, чем пауза между кадрами, то будет создаваться обманный эффект их движения в противоположную сторону. Просто кинокамера с каждым кадром будет фиксировать положение диска, который не успел совершить полный оборот.

Даже во время съемок масштабных погонь водители в целях безопасности редко развивают большую скорость, поэтому этот эффект часто появляется на экране.

Явление в жизни

Подобный эффект также можно наблюдать в ночное время, когда автомобиль проезжает под электрическими фонарями, освещающими дорогу. Их лампы работают с помощью принципа низкочастотной пульсации, испуская свет постоянными импульсами. Если внимательно посмотреть на включенный ночной фонарь, можно заметить, что его лампа быстро пульсирует, постоянно становясь то ярче, то тускнее.

И когда человек смотрит на объекты, освещенные их светом, его глаз фиксирует картинку только в момент очередного импульса, когда пучок света расходится в пространстве. Соответственно, здесь работает такой же принцип, как в кинематографе, только частоту кадров у кинокамеры заменяют световые пульсации фонарного столба.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.