hoe snel is het X-Men-personage Quicksilver, ook bekend als Peter Maximoff (en zoon van Magneto)? Dit zou een populair onderwerp van debat in de stripboek bar zijn-als er een stripboek bar bestond. Als er zo ‘ n bar bestaat, moet ik gaan.
we kunnen een poging wagen om deze vraag te beantwoorden, te beginnen met een scène uit de 2016 film X-Men: Apocalypse. Quicksilver arriveert op Xaviers school voor begaafde jongeren (het X-Men mansion). Zodra hij daar aankomt, realiseert hij zich dat het aan het ontploffen is. Dat betekent dat het aan Peter is om iedereen te redden. Hij maakt meerdere reizen in en uit het landhuis om de studenten in veiligheid te brengen. En hier zal ik zijn snelheid schatten.
preventief commentaar. Ja, ik weet dat het maar een film is. Ja, ik weet dat het niet echt is. Kan me niet schelen. Zo toon ik mijn waardering voor superheldenfilms, door de natuurkundebewegingen eruit te halen. Dat is gewoon wat ik doe.
berekeningssnelheid
stel dat ik over de werf ren, een boom aanraak en dan terug kom naar waar ik begon. Als ik de tijd en de totale afstand Weet, kan ik de gemiddelde snelheid berekenen als:
dat lijkt eenvoudig, maar ik moet erop wijzen dat dit de gemiddelde snelheid is. Dat krijg je als je de afgelegde afstand (Δs) deelt door de tijd die het kost (Δt). Verwar dit niet met de gemiddelde snelheid. Normaal gesproken, als we zeggen gemiddelde snelheid hebben we het over de vectorsnelheid. Dit hangt af van de begin-en eindpositie van de beweging. Als ik naar de boom en terug ren, zou mijn gemiddelde snelheid de nulvector zijn.
nu hoef ik alleen nog de afstand en de tijd en boom in te schatten—ik heb de gemiddelde Quicksilver snelheid. Natuurlijk klinkt dat simpel, maar er zijn wat problemen. Ik moet wat dingen inschatten. Zoals:
- De Totale tijd die Quicksilver nodig heeft om al deze mensen op te slaan.
- het aantal reizen dat hij maakt in en uit de X-Men Mansion.
- het percentage van de tijd dat hij draait VS.de tijd die hij besteedt aan het maken van domme gebaren en het spelen met dingen.
laten we beginnen met de makkelijkste schatting—de tijd. Quicksilver lijkt (op de een of andere manier) de explosie op te merken net wanneer het begint in het herenhuis. Ik heb geen idee hoe hij weet dat het ontplofte. Hij kan het onmogelijk horen omdat het geluid mee zou reizen met de schokgolf. Hij kan de explosie ook niet zien, omdat hij in het herenhuis is. Ach ja. Ik denk dat het niet uitmaakt. Maar toch-de totale tijd moet de tijd zijn die nodig is voor de schokgolf van de explosie om uit te breiden naar de Buitenwerf. Zoveel tijd heeft Quicksilver om iedereen eruit te krijgen.
dus, hoe snel is een explosie? Natuurlijk is dit geen gewone explosie. Het is verbonden met zijn aartsvijand, Apocalypse—het is geen conventioneel chemisch explosief. Maar toch, dat is een goede plek om te beginnen. De snelheid van een uitdijende schokgolf wordt de detonatiesnelheid genoemd. Gelukkig heeft Wikipedia een tabel met ontstekingssnelheden.
de langzaamste detonatiesnelheid is afkomstig van ammoniumnitraat met een snelheid van 2700 m/s en de hoogste (DDF) is ongeveer 10.000 m / s. om aan dit snelheidsbereik te voldoen, gebruik ik een detonatiesnelheid van 6000 +/- 3000 meters per seconde. De ” + / – “betekent” plus of MIN, ” om de waaier van onzekerheid weer te geven. Ik ga dit gebruiken voor al mijn schattingen.
nu heb ik de explosieafstand nodig. Laat me dit dy noemen (voor Afstand tot de werf). Ik heb geen idee waar dit herenhuis is, dus ik denk dat de afstand is 100 +/- 50 meters. Voor alle duidelijkheid, met deze notatie betekent dat dat de werkelijke yard afstand ergens tussen 50 meter en 150 meter ligt. Ik kan deze twee schattingen samenvoegen om de totale besparing van tijd te krijgen.
Ik ga er nog geen waarden in zetten. Dat doe ik aan het eind. Maar het volgende wat ik moet inschatten is het totale aantal reizen dat Quicksilver maakt in en uit het landhuis. Dit is niet al te moeilijk, want je kunt gewoon kijken naar de clip en tellen het aantal keren dat hij pakt iemand (soms pakt hij twee mensen). Met mijn vingers en tenen tel ik 21 trips. Ik noem deze variabele N en laat het gelijk zijn aan 21 +/- 1 (in het geval dat ik een toegevoegd of gemist).
nu ik het aantal ritten, de ritafstand (naar de werf) en de totale tijd heb, heb ik zowat alles wat ik nodig heb. Ik kan de totale explosietijd delen door het aantal trips om de tijd voor één trip te krijgen. Het enige probleem is dat dit niet helemaal werkt. Quicksilver moet zich gedragen als een kind en stoppen en spelen met dingen terwijl het redden van mensen. Ik kan niet echt schatten hoeveel tijd hij verspilt omdat de film in slow motion speelt. In plaats daarvan ga ik het percentage van de totale verspilde tijd schatten. Laten we dit PW (procent verspild) noemen met een waarde van 10 +/- 10 procent. Dat betekent dat de tijd voor een reis naar en uit het landhuis kan worden berekend als:
nu voor de uiteindelijke expressie. Hier heb je op gewacht. Dit is de uitdrukking voor de snelheid van Quicksilver.
dat is een mooie vergelijking. Ik vind het leuk. Valt je hier iets op? De yard afstand doet er niet toe (het annuleert). Aangezien zowel de totale tijd als de totale afstand afhankelijk zijn van deze yard afstand, is dit geen factor in de gemiddelde snelheid. We schatten dat voor niets.
maar hier komt het beste deel. Nu ik zowel schattingen als onzekerheden voor de schattingen heb, kan ik een waarde krijgen voor de snelheid van Quicksilver met onzekerheid. Ja, ik kan een bereik krijgen voor zijn snelheden. Het wordt geweldig. Dus, hoe bereken je de snelheid wanneer de hoeveelheden onzekerheden hebben? Dit is de nachtmerrie van je kennismakingscursus natuurkunde. Maar wacht. Ik ga het simpel houden. Ik zal gebruik maken van de “crank drie keer” methode voor het berekenen van onzekerheden. Zo werkt het.
- Bereken de snelheid. Negeer alle onzekerheid.
- Bereken het minimumtoerental. Gebruik de waarden die de laagst mogelijke snelheid geven. Merk op dat als je deelt door tijd, je de grootst mogelijke tijd zou gebruiken om de kleinst mogelijke snelheid te krijgen.
- Bereken de maximumsnelheid. Dit is net als de minimale snelheid—behalve dat het de maximale is.
Voor het definitieve antwoord zal ik de vlakke snelheid rapporteren, en de onzekerheid in deze snelheid zal het gemiddelde zijn van de afwijking van de maximum-en minimumwaarden. Dat is het. Laten we het doen. Natuurlijk ga ik dit schrijven als een python script—zowel omdat het makkelijker is en omdat dat betekent dat je de waarden kunt veranderen als je wilt (Ik weet dat je dingen wilt veranderen).
OK, voor alle duidelijkheid. Dat geeft Quicksilver een snelheid van 280 +/- 188 kilometers per seconde (of, als je erop staat om te denken in mijlen per seconde, 174 +/- 117 mps). Ja, dat is veel sneller dan de snelheid van het geluid, maar veel langzamer dan de snelheid van het licht. Dat is ongeveer het juiste snelheidsbereik. Maar wacht. Er zijn te veel vragen onbeantwoord gebleven. Hier zijn wat huiswerk vragen.
huiswerk
- schat de acceleratie van Quicksilver in als hij op snelheid loopt en dan stopt. Zoek de waarde van deze versnelling in eenheden van “g ‘ s” waarbij 1 g = 9,8 m/s2.
- op een gegeven moment gooit Quicksilver sommige mensen uit het venster. Hoe snel moeten ze worden gegooid en onder welke hoek?
- schat de versnelling in van de mensen die uit het raam worden gegooid terwijl ze botsen met de gordijnen (die hen vangen).
- Wat zijn een andere berekende snelheid van Quicksilver van andere scènes? Hint: Ik weet dat dit er is sinds ik het schreef-maar je moet er Naar zoeken. En Flash dan? Hoe snel is hij?aan het begin van de scène eet Quicksilver een twinkie. Hoeveel twinkies zou hij moeten eten om genoeg energie te krijgen om al deze mensen te redden?
- Hoe zit het met luchtweerstand? Schat de luchtweerstand op een mens die zo snel loopt.
- hij laat ook gaan van de twinkie aan het begin. Het lijkt alsof het gewoon in de lucht drijft—maar dat doet het niet. nee, het valt, maar dingen draaien in super slow motion. Gebruik dit om de slow motion rate van de film te schatten.
- schat de coëfficiënt van de statische wrijving tussen Quicksilver en de grond om te lopen zoals hij doet.
een laatste punt. Ik denk niet dat Quicksilver snel loopt. In plaats daarvan, denk ik dat hij de mogelijkheid heeft om de tijd te beheersen. Hij kan de tijd om hem heen zo laten vertragen dat het lijkt alsof hij snel rent. Dat betekent dat hij geen superhoge versnellingen of wrijvingscoëfficiënten en zo hoeft te hebben. Maar wat maakt het uit hoe hij werkt. Hij is nog steeds een superheld.
meer grote bekabelde verhalen
- verdubbeling van DNA-bouwstenen kan leiden tot nieuwe levensvormen
- Instacart levert, maar maakt ons los van ons voedsel
- bekabelde gids voor uw persoonlijke gegevens (en wie gebruikt het)
- zou u $ 6.000 betalen voor Vr van visiekwaliteit?
- apen met superogen kunnen kleurenblindheid helpen genezen
- 👀 Op zoek naar de nieuwste gadgets? Bekijk onze laatste koopgidsen en beste deals het hele jaar door
- 📩 wil je meer? Meld u aan voor onze dagelijkse nieuwsbrief en mis nooit meer onze nieuwste en beste verhalen