Какой с точки зрения физики должна быть скорость саней Санты , чтобы они летели горизонтально?

Новогодняя задача, ответ которой зависит от количества подарков в санях, но сперва физика полётов. Вот Санта Клаус в полёте.

При движении саней под углом α к набегающему потоку воздуха (угол атаки), поток отражается от дна саней, изменяя горизонтальное направление движения воздуха на движение под углом вниз. Поскольку воздух имеет массу, то по закону сохранения импульса на дно саней будет действовать сила, направленная в обратном направлении (т.е. вверх, перпендикулярно поверхности). Эта сила вместе с подъёмной силой в самолетах дополняют друг друга, причем решающую роль при больших скоростях играет сила, возникающая в результате наличия угла атаки. При определенных углах атаки, подъёмная сила, возникающая согласно закону Бернулли, играет второстепенную роль и, для простоты расчетов, пренебрежем этой силой для саней.

Благодаря углу атаки, летать может практически любая, даже плоская пластинка. Для этого необходимы два требования — соответствующие тяга и угол атаки.

Для подъёмной силы (F) саней используем формулу силы сопротивления воздуха, учитывая угол атаки (α < 45°). Тогда, F = ½Aρ(v⋅sinα)², где A = 10 м² — площадь дна саней, ρ — плотность воздуха, α = 20° — угол атаки саней, имеющих скорость v = 400 км/ч. Данная скорость обеспечивает подъёмную силу F ≈ 9000 Н, что вполне достаточно Санта Клаусу до очередной загрузки саней игрушками в ближайшем Детском мире.