Jak szybko porusza się postać X-Men Quicksilver, znany również jako Peter Maximoff (i syn Magneto)? Byłby to popularny temat dyskusji w barze komiksowym-gdyby istniał bar komiksowy. Jeśli taki bar istnieje, muszę iść.
możemy spróbować odpowiedzieć na to pytanie, zaczynając od sceny z filmu X-Men: Apokalipsa z 2016 roku. W nim Quicksilver przybywa do szkoły Xaviera dla uzdolnionej młodzieży (X-Men mansion). Gdy tam dotrze, uświadamia sobie, że jest w trakcie wysadzania. To znaczy, że to do Petera należy uratowanie wszystkich. Robi wiele wycieczek do i z rezydencji, aby zabrać uczniów w bezpieczne miejsce. I tutaj oszacuję jego prędkość.
Tak, Wiem, że to tylko film. Tak, Wiem, że to nie jest prawdziwe. Nie obchodzi mnie to. W ten sposób pokazuję swoje uznanie dla filmów o superbohaterach, wyciągając ruchy fizyki. To właśnie robię.
obliczanie prędkości
przypuśćmy, że przebiegnę przez Podwórko, dotknę drzewa i wrócę tam,gdzie zacząłem. Jeśli znam czas, jaki to zajmuje i całkowity dystans, mogę obliczyć średnią prędkość jako:
to wydaje się proste, ale muszę podkreślić, że jest to średnia prędkość. To jest to, co otrzymujemy, gdy dzielimy przebytą odległość (Δs) przez czas potrzebny (Δt). Nie należy mylić tego ze średnią prędkością. Zwykle, gdy mówimy o prędkości średniej, mówimy o prędkości wektorowej. Zależy to od początkowej i końcowej pozycji ruchu. Gdybym biegł do drzewa i z powrotem, moja średnia prędkość byłaby wektorem zerowym.
teraz muszę tylko oszacować odległość i czas i wysięgnik—mam średnią prędkość Quicksilver. Oczywiście brzmi to prosto, ale są pewne problemy. Muszę oszacować kilka rzeczy. Takich jak:
- całkowity czas potrzebny na uratowanie tych wszystkich ludzi.
- liczba wycieczek, które wykonuje do i z rezydencji X-Menów.
- procent czasu, który ucieka, vs.czas, który spędza po prostu robiąc głupie gesty i bawiąc się rzeczami.
zacznijmy od najprostszego oszacowania—czasu. Quicksilver zdaje się (w jakiś sposób) zauważać eksplozję tuż, gdy zaczyna się wewnątrz rezydencji. Nie mam pojęcia, skąd wie, że eksplodowała. Nie może tego usłyszeć, ponieważ dźwięk podróżuje z falą uderzeniową. Poza tym, nie widzi eksplozji, ponieważ jest wewnątrz rezydencji. No cóż. To chyba bez znaczenia. Ale mimo to-całkowity czas musi być czasem, którego potrzeba, aby fala uderzeniowa z eksplozji rozszerzyła się na zewnętrzne Podwórko. Tyle czasu Quicksilver ma na wydostanie wszystkich.
więc jak szybki jest wybuch? Oczywiście to nie jest zwykła eksplozja. Jest w jakiś sposób połączony z jego nemezis, Apocalypse—to nie jest jakiś konwencjonalny materiał wybuchowy na bazie chemikaliów. Ale to dobry początek. Prędkość rozszerzającej się fali uderzeniowej nazywana jest prędkością detonacji. Na szczęście Wikipedia ma tabelę prędkości detonacji.
najwolniejsza prędkość detonacji pochodzi z azotanu amonu z prędkością 2700 m/s, a najwyższa (DDF) wynosi około 10 000 m / s. W celu dostosowania tego zakresu prędkości, zamierzam użyć prędkości detonacji o wartości 2700 m / s. 6000 +/- 3000 metrów na sekundę. „+/- „Oznacza” plus lub minus”, aby wyświetlić zakres niepewności. Użyję tego do wszystkich moich szacunków.
teraz potrzebuję odległości wybuchu. Nazwijmy to dy (dla odległości do podwórka). Nie mam pojęcia, gdzie jest ta rezydencja, więc zgaduję, że odległość jest 100 +/- 50 metrów. Żeby było jasne, z tym zapisem oznacza to, że prawdziwa odległość jardów wynosi pomiędzy 50 a 150 metrów. Mogę połączyć te dwa szacunki, aby uzyskać całkowitą oszczędność czasu.
nie zamierzam jeszcze wstawiać wartości. Zrobię to na końcu. Ale następną rzeczą, którą muszę oszacować, jest całkowita liczba wycieczek Quicksilver do iz rezydencji. Nie jest to zbyt trudne, ponieważ można po prostu obejrzeć klip i policzyć, ile razy złapie kogoś (czasami łapie dwie osoby). Używając palców u rąk i nóg, naliczyłem 21 przejazdów. Nazwę tę zmienną N i niech będzie równa 21 +/- 1 (w przypadku, gdy dodałem jeden lub pominąłem jeden).
teraz, gdy mam liczbę przejazdów, odległość przejazdu (do stoczni) i całkowity czas, mam wszystko, czego potrzebuję. Mogę podzielić całkowity czas wybuchu przez liczbę podróży, aby uzyskać czas na jedną podróż. Jedynym problemem jest to, że to nie do końca działa. Quicksilver musi zachowywać się jak dziecko i zatrzymywać się i bawić się rzeczami, ratując ludzi. Nie mogę oszacować, ile czasu marnuje, ponieważ film gra w zwolnionym tempie. Zamiast tego oszacuję procent całkowitego zmarnowanego czasu. Nazwijmy to Pw (procent zmarnowany) o wartości 10 +/- 10 procent. Oznacza to, że czas jednej podróży do i z rezydencji może być obliczony jako:
teraz dla ostatecznego wyrażenia. Na to czekaliście. To jest wyrażenie prędkości Quicksilver.
to ładne równanie. Podoba mi się. Zauważyłeś coś? Odległość stoczni nie ma znaczenia(anuluje). Ponieważ zarówno całkowity czas, jak i całkowita odległość zależą od odległości jardów, nie ma to wpływu na średnią prędkość. Widzisz-oszacowaliśmy to na nic.
ale tu jest najlepsza część. Teraz, gdy mam zarówno szacunki, jak i niepewność szacunków, mogę uzyskać wartość prędkości Quicksilver z niepewnością. Tak, mogę ustalić zasięg jego prędkości. Będzie świetnie. Jak obliczyć prędkość, gdy ilości są niepewne? To koszmar Twojego kursu wprowadzającego do fizyki. Ale czekaj. Ułatwię to. Użyję metody „crank three times” do obliczania niepewności. Oto jak to działa.
- Oblicz prędkość. Zignoruj tę niepewność.
- Oblicz minimalną prędkość. Użyj wartości, które dają najniższą możliwą prędkość. Zauważ, że jeśli dzielisz przez czas, użyjesz największego możliwego czasu, aby uzyskać najmniejszą możliwą prędkość.
- Oblicz maksymalną prędkość. To jest tak jak minimalna prędkość—tyle, że jest to maksymalna.
aby uzyskać ostateczną odpowiedź, zgłoszę zwykłą prędkość, a niepewność w tej prędkości będzie średnią odchylenia od wartości maksymalnych i minimalnych. To wszystko. Zróbmy to. Oczywiście zamierzam napisać to jako skrypt Pythona – zarówno dlatego, że jest to łatwiejsze, jak i dlatego, że oznacza to, że możesz zmienić wartości, jeśli chcesz (wiem, że chcesz zmienić rzeczy).
OK, tak dla jasności. Co daje Quicksilver prędkość 280 +/- 188 kilometrów na sekundę (lub, jeśli nalegasz na myślenie w milach na sekundę, 174 +/- 117 mps). Tak, to o wiele szybciej niż prędkość dźwięku, ale o wiele wolniej niż prędkość światła. To jest odpowiedni zakres prędkości. Ale czekaj. Zbyt wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Oto kilka pytań domowych.
- oszacuj przyspieszenie Quicksilvera, gdy biegnie do prędkości, a następnie zatrzymuje się. Znajdź wartość tego przyspieszenia w jednostkach „g”, gdzie 1 g = 9,8 m/s2.
- w pewnym momencie Quicksilver wyrzuca kilka osób przez okno. Jak szybko muszą być rzucane i pod jakim kątem?
- oszacuj przyspieszenie ludzi wyrzuconych z okna, gdy zderzają się z zasłonami (które ich łapią).
- jakie są inne obliczone prędkości Quicksilvera z innych scen? Podpowiedź: Wiem, że jest tam, odkąd to napisałem – ale musisz go poszukać. A co z Flashem? Jak szybki jest?
- na początku sceny, Quicksilver je twinkie. Ile twinkies musiałby zjeść, aby uzyskać wystarczającą ilość energii, aby uratować tych wszystkich ludzi?
- a co z oporem powietrza? Oszacuj opór powietrza na człowieku poruszającym się tak szybko.
- on tez na poczatku Wygląda na to, że po prostu unosi się w powietrzu—ale nie. nie, spada, ale wszystko działa w super zwolnionym tempie. Użyj tego, aby oszacować szybkość zwolnionego tempa filmu.
- oszacuj współczynnik tarcia statycznego między Quicksilverem a podłożem, aby działać tak, jak on.
Nie sądzę, żeby Quicksilver biegał szybko. Zamiast tego, myślę, że ma zdolność kontrolowania czasu. Może sprawić, że czas spowolni wokół niego tak, że wygląda na to, że szybko biegnie. To znaczy, że nie musi mieć bardzo wysokich przyspieszeń ani współczynników tarcia. Ale kogo obchodzi, jak on pracuje. Nadal jest superbohaterem.
więcej wspaniałych przewodowych historii
- Podwajanie bloków DNA może prowadzić do nowych form życia
- Instacart dostarcza, ale oddziela nas od jedzenia
- przewodowy Przewodnik po Twoich danych osobowych (i kto z nich korzysta)
- czy zapłaciłbyś 6000 USD za vr o Jakości Wizji?
- małpy z super oczami mogą pomóc wyleczyć daltonizm
- szukasz najnowszych gadżetów? Sprawdź nasze najnowsze przewodniki zakupowe i najlepsze oferty przez cały rok
- Want chcesz więcej? Zapisz się do naszego codziennego newslettera i nigdy nie przegap naszych najnowszych i najlepszych historii