hur snabbt är X-Men-karaktären Quicksilver, även känd som Peter Maximoff (och son till Magneto)? Detta skulle vara ett populärt ämne för debatt på serietidningen bar—om en serietidning bar existerade. Det finns en sådan bar, jag måste gå.
Vi kan ta en spricka när vi svarar på den här frågan, börjar med en scen från 2016-filmen X-Men: Apocalypse. I den anländer Quicksilver till Xaviers skola för begåvade ungdomar (X-Men mansion). Precis när han kommer dit inser han att det håller på att spränga. Det betyder att det är upp till Peter att rädda alla. Han gör flera resor in och ut ur herrgården för att få eleverna ut i säkerhet. Och det är här Jag kommer att uppskatta hans hastighet.
förebyggande kommentar. Ja, jag vet att det bara är en film. Ja, jag vet att det inte är riktigt. Jag bryr mig inte. Så här visar jag min uppskattning av superhjältefilmer genom att dra ut fysikens rörelser. Det är precis vad jag gör.
beräkningshastighet
Antag att jag springer över gården, rör vid ett träd och sedan kommer tillbaka till var jag började. Om jag vet vilken tid det tar och det totala avståndet kan jag beräkna medelhastigheten som:
det verkar enkelt, men jag måste påpeka att detta är medelhastigheten. Det är vad du får när du delar upp det avstånd som reste (Ubics) med den tid det tar (Ubigt). Förväxla inte detta med medelhastigheten. Normalt, när vi säger medelhastighet talar vi om vektorhastigheten. Detta beror på rörelsens start-och slutposition. Om jag kör till trädet och tillbaka, skulle min genomsnittliga hastighet vara nollvektorn.
Nu behöver jag bara uppskatta avståndet och tiden och bommen—jag har den genomsnittliga Quicksilverhastigheten. Naturligtvis låter det enkelt, men det finns några problem. Jag måste uppskatta några saker. Såsom:
- den totala tiden det tar Quicksilver att rädda alla dessa människor.
- antalet resor han gör in och ut ur X-Men-herrgården.
- procenten av tiden han kör vs. den tid han spenderar bara gör dumma gester och leker med saker.
låt oss börja med den enklaste uppskattningen—tiden. Quicksilver verkar (på något sätt) märka explosionen direkt när den börjar inne i herrgården. Jag har ingen aning om hur han vet att det exploderade. Han kan omöjligen höra det eftersom ljudet skulle resa med shockwave. Dessutom kan han inte se explosionen eftersom den är inne i herrgården. Jaha. Jag antar att det inte spelar någon roll. Men ändå—den totala tiden måste vara den tid det tar för shockwave från explosionen att expandera till utsidan gården. Det är så mycket tid Quicksilver har för att få ut alla.
Så, hur snabbt är en explosion? Naturligtvis är detta ingen vanlig explosion. Det är på något sätt kopplat till hans nemesis, Apocalypse—det är inte något konventionellt kemiskt baserat explosivt. Men ändå är det ett bra ställe att börja. Hastigheten för en expanderande chockvåg kallas detonationshastigheten. Lyckligtvis har Wikipedia en tabell med detonationshastigheter.
den långsammaste detonationshastigheten är från ammoniumnitrat med en hastighet av 2700 m / s och den högsta (DDF) är cirka 10 000 m / s. för att rymma detta hastighetsområde kommer jag att använda en detonationshastighet på 6000 +/- 3000 meter per sekund. ”+/- ”Betyder” plus eller minus ” för att visa osäkerhetsområdet. Jag kommer att använda detta för alla mina uppskattningar.
nu behöver jag explosionsavståndet. Låt mig kalla detta dy (för Avstånd till gården). Jag har ingen aning om var denna herrgård är, så jag ska bara gissa avståndet är 100 +/- 50 meter. Bara för att vara tydlig, med denna notation betyder det att det verkliga gårdsavståndet är någonstans mellan 50 meter och 150 meter. Jag kan sätta dessa två uppskattningar tillsammans för att få den totala besparingstiden.
Jag tänker inte sätta in värden ännu. Jag gör det i slutet. Men nästa sak jag behöver uppskatta är det totala antalet resor Quicksilver gör In och ut ur herrgården. Det här är inte så svårt, för du kan bara titta på klippet och räkna antalet gånger han tar tag i någon (ibland tar han två personer). Med mina fingrar och tår räknar jag 21 resor. Jag kommer att kalla denna variabel N och låt den vara lika med 21 +/- 1 (Om jag lagt till en eller missat en).
Nu när jag har antalet resor, reseavståndet (till gården) och den totala tiden har jag nästan allt jag behöver. Jag kan dela den totala explosionstiden med antalet resor för att få tid för en resa. Det enda problemet är att detta inte riktigt fungerar. Quicksilver måste agera som ett barn och sluta och leka med saker samtidigt som man räddar människor. Jag kan inte riktigt uppskatta den tid han slösar bort eftersom filmen spelar i slow motion. Istället kommer jag att uppskatta procent av den totala tiden som slösas bort. Låt oss kalla detta Pw (procent bortkastad) med ett värde av 10 +/- 10 procent. Det betyder att tiden för en resa in och ut ur herrgården kan beräknas som:
nu för det slutliga uttrycket. Det här är vad du har väntat på. Detta är uttrycket för Quicksilvers hastighet.
det är en trevlig ekvation. Jag gillar det. Lägg märke till något här? Varvet avstånd spelar ingen roll (det avbryter). Eftersom både den totala tiden och det totala avståndet beror på detta gårdsavstånd, påverkar det inte medelhastigheten. Se – vi uppskattade det för ingenting.
men här kommer den bästa delen. Nu när jag har både uppskattningar och osäkerheter för uppskattningarna kan jag få ett värde för Quicksilvers hastighet med osäkerhet. Ja, jag kan få en räckvidd för hans hastigheter. Det kommer att bli bra. Så, hur beräknar du hastigheten när kvantiteterna har osäkerheter? Detta är mardrömmen för din introduktionskurs i fysiklabb. Men vänta. Jag ska göra det enkelt. Jag kommer att använda metoden ”vev tre gånger” för att beräkna osäkerheter. Så här fungerar det.
- beräkna hastigheten. Ignorera all osäkerhet.
- beräkna minsta hastighet. Använd de värden som ger lägsta möjliga hastighet. Lägg märke till att om du delar med tiden skulle du använda största möjliga tid för att få minsta möjliga hastighet.
- beräkna maxhastigheten. Det här är precis som minsta hastighet-förutom att det är maximalt.
För det slutliga svaret kommer jag att rapportera den vanliga hastigheten, och osäkerheten i denna hastighet kommer att vara medelvärdet av avvikelsen från max-och minimivärdena. Det är allt. Nu gör vi det. Naturligtvis kommer jag att skriva upp detta som ett python—skript-både för att det är lättare och för att det betyder att du kan ändra värdena om du vill (jag vet att du vill ändra saker).
OK, bara för att vara tydlig. Det ger Quicksilver en hastighet på 280 +/- 188 kilometer per sekund (eller, om du insisterar på att tänka i miles per sekund, 174 +/- 117 parlamentsledamöter). Ja, det är långt snabbare än ljudets hastighet, men långt långsammare än ljusets hastighet. Det handlar om rätt hastighet. Men vänta. Det finns för många frågor kvar obesvarade. Här är några läxfrågor.
läxor
- uppskatta accelerationen av Quicksilver när han går upp i hastighet och sedan stannar. Hitta värdet på denna acceleration i enheter av ”g ’ S” där 1 g = 9,8 m/s2.
- vid ett tillfälle kastar Quicksilver vissa människor ut ur fönstret. Hur snabbt måste de kastas och i vilken vinkel?
- uppskatta accelerationen hos de människor som kastas från fönstret när de kolliderar med gardinerna (som fångar dem).
- Vad är någon annan beräknad hastighet Quicksilver från andra scener? Tips: Jag vet att det finns där ute sedan jag skrev det – men du måste söka efter det. Flash då? Hur snabb är han?
- I början av scenen äter Quicksilver en twinkie. Hur många twinkies skulle han behöva äta för att få tillräckligt med energi för att rädda alla dessa människor?
- vad sägs om luftmotstånd? Uppskatta luftmotståndet på en människa som kör så snabbt.
- Han låter oss också gå av twinkie i början. Det ser ut som om det bara flyter i luften—men det gör det inte. nej, det faller men saker går i super slow motion. Använd detta för att uppskatta filmens slow motion-hastighet.
- uppskatta koefficienten för statisk friktion mellan Quicksilver och marken för att springa som han gör.
en sista punkt. Jag tror inte Quicksilver går fort. Istället tror jag att han har förmågan att kontrollera tiden. Han kan få tiden att sakta ner runt honom så att det ser ut som att han springer snabbt. Det betyder att han inte behöver ha superhöga accelerationer eller friktionskoefficienter och saker. Men vem bryr sig om hur han arbetar. Han är fortfarande en superhjälte.
fler bra Trådbundna berättelser
- fördubbling av DNA-byggstenar kan leda till nya livsformer
- Instacart levererar, men lossnar oss från vår mat
- trådbunden Guide till dina personuppgifter (och vem använder den)
- skulle du betala $6,000 för vision-kvalitet VR?apor med superögon kan hjälpa till att bota färgblindhet
- letar du efter de senaste prylarna? Kolla in våra senaste köpguider och bästa erbjudanden året runt
- vill du ha mer? Anmäl dig till vårt dagliga nyhetsbrev och missa aldrig våra senaste och bästa berättelser