jak rychle se na X-Men postavy Quicksilver, také známý jako Peter Maximoff (a syn Magneta)? To by bylo populární téma debaty v komiksovém baru-pokud by komiksový bar existoval. Takový bar existuje, musím jít.
můžeme odpovědět na tuto otázku, počínaje scénou z filmu X-Men: Apocalypse z roku 2016. V něm Quicksilver dorazí do Xavierovy školy pro nadané Mládež (X-Men mansion). Hned jak se tam dostane, uvědomí si, že je to v procesu výbuchu. To znamená, že je na Petrovi, aby všechny zachránil. Podniká několik výletů dovnitř a ven ze sídla, aby přivedl studenty do bezpečí. A tady odhadnu jeho rychlost.
preventivní komentář. Ano, vím, že je to jen film. Ano, vím, že to není skutečné. Je mi to jedno. Takto ukazuji své uznání superhrdinských filmů, vytažením fyzikálních pohybů. To je přesně to, co dělám.
výpočet rychlosti
Předpokládejme, že běžím přes dvůr, dotknu se stromu a pak se vrátím tam, kde jsem začal. Pokud vím, čas to trvá a celková vzdálenost, mohu vypočítat průměrnou rychlost jako:
zdá se To jednoduché, ale musím podotknout, že tohle je průměrná rychlost. To je to, co získáte, když vydělíte ujetou vzdálenost (Δs) časem, který trvá (Δt). Nezaměňujte to s průměrnou rychlostí. Normálně, když říkáme průměrnou rychlost, mluvíme o vektorové rychlosti. To závisí na počáteční a koncové poloze pohybu. Když poběžím ke stromu a zpět, má průměrná rychlost bude nulový vektor.
nyní stačí odhadnout vzdálenost a čas a boom – Mám průměrnou rychlost Quicksilver. Samozřejmě to zní jednoduše, ale existují určité problémy. Budu muset odhadnout některé věci. Jako například:
- celkový čas potřebný Quicksilver zachránit všechny tyto lidi.
- počet výletů, které podniká dovnitř a ven z sídla X-Men.
- procento času, který běží, vs. čas, který tráví jen hloupými gesty a hraním s věcmi.
začněme nejjednodušším odhadem-časem. Zdá se, že Quicksilver si (nějak) všimne exploze hned, když začne uvnitř sídla. Netuším, jak ví, že explodovala. Nemůže to slyšet, protože zvuk by cestoval s rázovou vlnou. Také nemůže vidět explozi, protože je uvnitř sídla. No dobře. Myslím, že na tom nezáleží. Ale přesto—celkový čas musí být čas potřebný pro tlaková vlna z výbuchu rozšířit k vnějšímu nádvoří. Tolik času musí Quicksilver dostat všechny ven.
takže, jak rychle je výbuch? Samozřejmě, že to není obyčejný výbuch. Je to nějak spojeno s jeho nemesis, apokalypsou-není to nějaká konvenční chemická výbušnina. Ale přesto, to je dobré místo pro začátek. Rychlost rozšiřující se rázové vlny se nazývá detonační rychlost. Naštěstí má Wikipedie tabulku detonačních rychlostí.
nejpomalejší rychlost detonace je z dusičnanu amonného s rychlostí 2700 m/s a nejvyšší (DDF) je kolem 10.000 m/s. Aby bylo možné vyhovět této rozsah rychlostí, budu používat detonační rychlosti 6000 +/- 3000 metrů za sekundu. „+/- „Znamená“ plus nebo mínus “ pro zobrazení rozsahu nejistoty. Budu to používat pro všechny své odhady.
teď potřebuji vzdálenost výbuchu. Dovolte mi, abych to nazval dy (pro vzdálenost od dvora). Nemám ponětí, kde je toto sídlo, takže jen hádám, že vzdálenost je 100 +/- 50 metry. Jen aby bylo jasno, s touto notací to znamená, že skutečná vzdálenost na dvoře je někde mezi 50 metry a 150 metry. Mohu dát tyto dva odhady dohromady, abych získal celkovou úsporu času.
nehodlám dát hodnot v jen zatím. Udělám to na konci. Ale další věc, kterou musím odhadnout, je celkový počet výletů, které Quicksilver dělá do a ze sídla. To není příliš obtížné, protože můžete jen sledovat klip a spočítat, kolikrát někoho chytne (někdy chytí dva lidi). Pomocí prstů na rukou a nohou počítám 21 výletů. Nazvu tuto proměnnou N A nechám ji rovnat se 21 +/- 1 (v případě, že jsem přidal jeden nebo vynechal jeden).
Nyní, že jsem počet cest, vzdálenost (na dvoře), a celkový čas, mám vše, co potřebuji. Celkový čas výbuchu mohu vydělit počtem výletů, abych získal čas na jednu cestu. Jediným problémem je, že to úplně nefunguje. Quicksilver se musí chovat jako dítě a zastavit se a hrát si s věcmi, zatímco zachraňuje lidi. Nedokážu odhadnout čas, který promarní, protože film hraje zpomaleně. Místo toho odhadnu procento z celkového promarněného času. Nazvěme to Pw (procento plýtvání) s hodnotou 10 +/- 10 procenta. To znamená, že za jednu cestu do a ven z zámku může být vypočtena jako:
Nyní pro konečné vyjádření. To je to, na co jste čekali. Toto je výraz pro rychlost Quicksilver.
to je pěkná rovnice. Líbí se mi to. Všimla sis něčeho? Na vzdálenosti loděnice nezáleží (ruší se). Vzhledem k tomu, že celkový čas i celková vzdálenost závisí na této vzdálenosti Yardu, nezohledňuje průměrnou rychlost. Vidíte-odhadli jsme to pro nic za nic.
ale tady přichází ta nejlepší část. Nyní, když mám odhady i nejistoty pro odhady, mohu získat hodnotu pro rychlost Quicksilver s nejistotou. Ano, mohu získat rozsah pro jeho rychlosti. Bude to skvělé. Jak tedy vypočítáte rychlost, když mají veličiny nejistoty? Toto je noční můra vašeho úvodního kurzu fyziky. Ale počkej. Udělám to jednoduše. Pro výpočet nejistot použiji metodu „klika třikrát“. Takhle to funguje.
- Vypočítejte rychlost. Ignorujte všechny věci nejistoty.
- Vypočítejte minimální rychlost. Použijte hodnoty, které dávají nejnižší možnou rychlost. Všimněte si, že pokud se dělíte podle času, použili byste největší možný čas, abyste získali co nejmenší rychlost.
- Vypočítejte maximální rychlost. To je stejně jako minimální rychlost—kromě toho, že je to maximální.
Pro konečnou odpověď, budu informovat prostý rychlost, a nejistota v této rychlosti bude průměr odchylka od maximální a minimální hodnoty. To je ono. Pojďme na to. Samozřejmě budu psát to jako python skript-a to jak proto, že je to jednodušší, a proto, že to znamená, že můžete změnit hodnoty, pokud se vám líbí (vím, že chcete změnit věci).
OK, jen aby bylo jasno. To dává Quicksilver rychlost 280 +/- 188 kilometry za sekundu (nebo, pokud trváte na myšlení v mílích za sekundu, 174 +/- 117 poslanci). Ano, To je mnohem rychlejší než rychlost zvuku, ale mnohem pomalejší než rychlost světla. To je asi správný rozsah rychlostí. Ale počkej. Existuje příliš mnoho otázek, které zůstaly nezodpovězeny. Zde jsou některé domácí otázky.
domácí úkol
- odhadněte zrychlení Quicksilveru, když běží na rychlost a pak se zastaví. Najděte hodnotu tohoto zrychlení v jednotkách „g“, kde 1 g = 9,8 m/s2.
- v jednom okamžiku Quicksilver vyhodí některé lidi z okna. Jak rychle by musely být hozeny a pod jakým úhlem?
- odhadněte zrychlení lidí hozených z okna, když se srazí se závěsy(které je chytí).
- jaké jsou jiné vypočtené rychlosti Quicksilver z jiných scén? Rada: Vím, že je to tam, protože jsem to napsal—ale musíte to hledat. A co Flash? Jak je rychlý?
- na začátku scény, Quicksilver je jíst twinkie. Kolik twinkies by potřeboval jíst, aby získal dostatek energie, aby zachránil všechny tyto lidi?
- a co odpor vzduchu? Odhadněte odpor vzduchu na tak rychle běžícím člověku.
- on také pojďme twinkie na začátku. Vypadá to, že se vznáší ve vzduchu-ale není. ne, padá, ale věci běží super zpomaleně. Použijte k odhadu rychlosti pomalého pohybu filmu.
- odhadněte koeficient statického tření mezi Quicksilverem a zemí, aby běžel jako on.
jeden poslední bod. Nemyslím si, že Quicksilver běží rychle. Místo toho si myslím, že má schopnost kontrolovat čas. Může kolem sebe zpomalit čas tak, že to vypadá, že běží rychle. To znamená, že nemusí mít super vysoké zrychlení nebo koeficienty tření a tak. Ale koho zajímá, jak pracuje. Pořád je to superhrdina.
Další Skvělé KABELOVÉ Příběhy
- Zdvojnásobení stavebních bloků DNA by mohlo vést k nové formy života
- Instacart přináší, ale oddělí nás od naší potravy
- PEVNÉ Vodítko, aby vaše osobní údaje (a kdo ho používá)
- By jste zaplatit 6000 dolarů za vidění-kvalitu VR?
- opice se super očima by mohly pomoci vyléčit barevnou slepotu
- Looking hledáte nejnovější gadgety? Podívejte se na naše nejnovější nákupní průvodce a nejlepší nabídky po celý rok
- Want chcete víc? Přihlaste se k odběru našeho denního zpravodaje a nikdy nezmeškáte naše nejnovější a největší příběhy