Quanto è veloce il personaggio di X-Men Quicksilver, noto anche come Peter Maximoff (e figlio di Magneto)? Questo sarebbe un argomento popolare di dibattito al comic book bar – se esistesse un bar di fumetti. Se esiste un bar del genere, devo andare.
Possiamo fare una crepa nel rispondere a questa domanda, iniziando con una scena del film X-Men: Apocalypse del 2016. In esso, Quicksilver arriva alla Scuola di Xavier per giovani dotati (la villa degli X-Men). Appena arriva, si rende conto che sta per esplodere. Questo significa che sta a Peter salvare tutti. Fa più viaggi dentro e fuori dal palazzo per portare gli studenti in salvo. Ed è qui che valuterò la sua velocità.
Commento preventivo. Sì, lo so che è solo un film. Sì, lo so che non è reale. Non mi interessa. È così che mostro il mio apprezzamento per i film di supereroi, tirando fuori le mosse della fisica. E ‘ proprio quello che faccio.
Calcolo della velocità
Supponiamo che corro attraverso il cortile, toccare un albero e poi tornare al punto in cui ho iniziato. Se so che la durata e la distanza totale, posso calcolare la velocità media, come:
Che sembra semplice, ma devo sottolineare che questa è la velocità media. Questo è quello che ottieni quando dividi la distanza percorsa (Δs) per il tempo necessario (Δt). Non confondere questo con la velocità media. Normalmente, quando diciamo velocità media stiamo parlando della velocità vettoriale. Questo dipende dalla posizione iniziale e finale del movimento. Se corro verso l’albero e ritorno, la mia velocità media sarebbe il vettore zero.
Ora ho solo bisogno di stimare la distanza e il tempo e il boom—ho la velocità media di Quicksilver. Certo che sembra semplice, ma ci sono alcuni problemi. Devo valutare alcune cose. Come ad esempio:
- Il tempo totale che ci vuole Quicksilver per salvare tutte queste persone.
- Il numero di viaggi che fa dentro e fuori dalla Villa degli X-Men.
- La percentuale di tempo che sta correndo rispetto al tempo che trascorre solo facendo gesti stupidi e giocando con le cose.
Iniziamo con la stima più semplice: il tempo. Quicksilver sembra (in qualche modo) notare l’esplosione proprio quando inizia all’interno della villa. Non ho idea di come sappia che e ‘ esplosa. Non può sentirlo perché il suono viaggierebbe con l’onda d’urto. Inoltre, non può vedere l’esplosione poiché è all’interno della villa. Oh bene. Immagino non abbia importanza. Ma ancora-il tempo totale deve essere il tempo necessario per l’onda d’urto dall’esplosione di espandersi al cortile esterno. Ecco quanto tempo ha Quicksilver per far uscire tutti.
Quindi, quanto è veloce un’esplosione? Naturalmente questa non è un’esplosione ordinaria. È in qualche modo collegato alla sua nemesi, Apocalypse—non è un esplosivo convenzionale a base chimica. Ma ancora, questo è un buon punto di partenza. La velocità di un’onda d’urto in espansione è chiamata velocità di detonazione. Fortunatamente, Wikipedia ha una tabella di velocità di detonazione.
La più lenta velocità di detonazione è da nitrato di ammonio con una velocità di 2700 m/s e massima di designazione distrettuale (FODD) è di circa 10.000 m/s. Per ospitare questa gamma di velocità, ho intenzione di utilizzare una velocità di detonazione di 6000 +/- 3000 metri al secondo. Il ” + / – “significa” più o meno”, per visualizzare la gamma di incertezza. Ho intenzione di utilizzare questo per tutte le mie stime.
Ora ho bisogno della distanza di esplosione. Fammi chiamare questo dy (per la distanza dal cortile). Non ho idea di dove sia questa villa, quindi indovino la distanza 100 +/- 50 metri. Giusto per essere chiari, con questa notazione che significa che la distanza reale cantiere è da qualche parte tra 50 metri e 150 metri. Posso mettere insieme queste due stime per ottenere il risparmio totale di tempo.
Non ho intenzione di mettere i valori in appena ancora. Lo faro ‘ alla fine. Ma la prossima cosa che devo stimare è il numero totale di viaggi che Quicksilver fa dentro e fuori dalla villa. Questo non è troppo difficile, perché puoi semplicemente guardare la clip e contare il numero di volte che afferra qualcuno (a volte afferra due persone). Usando le dita delle mani e dei piedi, conto 21 viaggi. Chiamerò questa variabile N e lascia che sia uguale a 21 +/- 1 (nel caso in cui ne abbia aggiunto uno o perso uno).
Ora che ho il numero di viaggi, la distanza percorsa (nel cortile) e il tempo totale, ho praticamente tutto ciò di cui ho bisogno. Posso dividere il tempo di esplosione totale per il numero di viaggi per ottenere il tempo per un viaggio. L’unico problema è che questo non funziona. Quicksilver deve comportarsi come un bambino e fermarsi a giocare con le cose mentre salva le persone. Non posso davvero stimare il tempo che perde da quando il film sta giocando al rallentatore. Invece, ho intenzione di stimare la percentuale del tempo totale sprecato. Chiamiamo questo Pw (percentuale sprecata) con un valore di 10 +/- 10 percentuale. Ciò significa che il tempo per un viaggio dentro e fuori la villa può essere calcolato come:
Ora per l’espressione finale. Questo è quello che stavate aspettando. Questa è l’espressione per la velocità di Quicksilver.
questa è una bella equazione. A me piace. Notate qualcosa qui? La distanza del cantiere non ha importanza (annulla). Dal momento che sia il tempo totale e la distanza totale dipendono da questa distanza cantiere, non fattore nella velocità media. Vedi – abbiamo stimato che per niente.
Ma qui arriva la parte migliore. Ora che ho sia stime che incertezze per le stime, posso ottenere un valore per la velocità di Quicksilver CON INCERTEZZA. Si’, posso avere un raggio d’azione per le sue velocita’. Sara ‘ fantastico. Quindi, come si calcola la velocità quando le quantità hanno incertezze? Questo è l’incubo del tuo corso introduttivo di fisica. Ma aspetta. Ho intenzione di rendere più semplice. Userò il metodo “manovella tre volte” per calcolare le incertezze. Ecco come funziona.
- Calcolare la velocità. Ignora tutte le cose di incertezza.
- Calcolare la velocità minima. Utilizzare i valori che danno la velocità più bassa possibile. Si noti che se si sta dividendo per tempo, si userebbe il tempo più grande possibile al fine di ottenere la velocità più piccola possibile.
- Calcolare la velocità massima. Questo è proprio come la velocità minima-tranne che è il massimo.
Per la risposta finale, segnalerò la velocità normale e l’incertezza in questa velocità sarà la media della deviazione dai valori massimo e minimo. Ecco fatto. Facciamolo. Ovviamente lo scriverò come uno script python, sia perché è più facile che perché significa che puoi cambiare i valori se vuoi (so che vuoi cambiare le cose).
OK, giusto per essere chiari. Che dà Quicksilver una velocità di 280 +/- 188 chilometri al secondo (o, se insisti a pensare in miglia al secondo, 174 +/- 117 mps). Sì, è molto più veloce della velocità del suono, ma molto più lenta della velocità della luce. Questo è circa la giusta gamma di velocità. Ma aspetta. Ci sono troppe domande rimaste senza risposta. Ecco alcune domande sui compiti a casa.
Compiti a casa
- Stimare l’accelerazione di Quicksilver mentre corre fino a velocità e poi si ferma. Trova il valore di questa accelerazione in unità di ” g ” dove 1 g = 9,8 m / s2.
- A un certo punto, Quicksilver getta alcune persone fuori dalla finestra. Quanto velocemente avrebbero dovuto essere lanciati e in quale angolazione?
- Stima l’accelerazione delle persone gettate dalla finestra mentre si scontrano con le tende (che le catturano).
- Quali sono alcune altre velocità calcolate di Quicksilver da altre scene? Suggerimento: So che questo è là fuori da quando l’ho scritto—ma devi cercarlo. Oh, e Flash? Quanto è veloce?
- All’inizio della scena, Quicksilver sta mangiando un twinkie. Quanti twinkies avrebbe bisogno di mangiare al fine di ottenere abbastanza energia per salvare tutte queste persone?
- Che dire di resistenza all’aria? Stimare la resistenza dell’aria su un essere umano che corre così veloce.
- Ha anche andiamo del twinkie all’inizio. Sembra che galleggi nell’aria—ma non lo fa. No, sta cadendo ma le cose stanno funzionando al rallentatore. Utilizzare questo per stimare la velocità di rallentatore del film.
- Stimare il coefficiente di attrito statico tra Quicksilver e il terreno per funzionare come fa lui.
Un ultimo punto. Non credo che Quicksilver corre veloce. Invece, penso che abbia la capacità di controllare il tempo. Egli può rendere il tempo rallentare intorno a lui in modo tale che sembra che egli è in esecuzione veloce. Ciò significa che non deve avere accelerazioni super alte o coefficienti di attrito e cose del genere. Ma a chi importa come lavora. E ‘ ancora un supereroe.
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