理科生用这道物理题,论证了高空跳伞是可行

发布时间:2016-11-26 0:30:51   点击数:

本人并不是纯速激粉,除了《速7》只看过《速1》,但确实有被《速7》片尾的蒙太奇闪回片段感动而不禁泪潸潸,理科僧嘴拙不会说话,只能用自己这种独特奇葩的方式,向保罗?沃克向认真严谨的速激团队致敬!

话说前几天,我潜藏已久的理工科小宇宙突然爆发了一次,也是脑子抽风闲得蛋疼,计算了下《速7》中第一个最酷的惊险镜头:多米尼克(Dom)一行人飞车跳伞的落地速度到底是不是科学?结果,连我自己都惊呆了,这个看上去反物理的举动,竟然是可!行!的!

这个帖子收到了上百条回复以及几百个赞,楼主心里还有点小激动呢╮(╯▽╰)╭,虽然有一些不太友善的言辞出现,我觉得,嗯,你开心就好啊~反正算出来我是开心了。我毕竟不是大神,果然有细心地同学,帮忙指出了几个错误,感谢你们!Mua~当然也有文科生搬着小马扎坐下来看了好久告诉我:看不懂啊QAQ!所以,我决定,既然你们诚心诚意的发问了,我不能就这么稀里糊涂的告诉你们,我又重新整理了一下,希望这次效果会更好一些。话说这天,多米尼克等人要去劫镖(劫人),但地势险恶,走陆路行不通,肿么办!

用!飞!的!

于是一群人就真的从万米高空驾车直冲而下……

我们可以大致将下落过程分为两个部分:

①打开降落伞前

②打开降落伞后

并且假设汽车只受重力和空气阻力。

还有一些像,由于空气扰流形成的涡街、压强差等引起的受力,涉及到雷诺数等无量纲参数,这些大物(大雾)中提到的东西,呃…楼主表示没学好…在第一阶段:打开降落伞前

重力G=mg,其中:

m为汽车的质量,多米尼克这些人把好好一辆车改成了半装甲车,再加上降落伞和一系列重武器装备的质量,起码得有两吨重吧?所以假设m=kg。

g为重力加速度,取9.81m/s2。不要问我为什么→_→,就是这么规定的。

C为空气阻力系数,具体是多少,我也不好说,因为钢板垂直面的空气阻力系数是1.0,正常行驶的小汽车,空气阻力系数在0.4左右,个人觉得汽车下落更接近钢板,所以我取了0.8作为计算数值。

S为汽车下落时的迎风面积,其实这个面积很复杂的,我偷懒近似的把这个面积化简为一个矩形,并且在第一阶段中保持恒定,长4.5m*宽1.5m=6.75m2。

v为汽车下落瞬时速度,下落过程中一直在变化。接下来的内容word编辑起来太麻烦了,改手写了,顺便召唤下牛顿(没错,被苹果砸了的那位),字太丑忍不了的还是不要继续看了……写到这里我说明一下,这一过程涉及到的动能定理、微积分等内容(都是牛顿干的!),没有学过现在解释起来很麻烦……影片中并没有显示多米尼克这群人具体从多高的地方跳下,出现在镜头中的第一个高度是多米(如下图),这时距他们跳下飞机已经有一段时间了,我们姑且认为他们是从1万米(h0)高空跳下的,且跳下时垂直初速度为v0=0。

(我是下图)同时在打开降落伞前,最后出现的高度是米左右,如下图二,那么取打开降落伞时,高度h1=米

(我是下图二)代入②式,得v1=75m/s即打开降落伞时,汽车下落速度为75m/s,75m/s是个什么概念呢,化为时速就是公里,跟我国高铁的速度差不多……你就想如果把你放在高铁列车头上,然后开到最快突然撞墙……在第二阶段:打开降落伞后

重力G=mg,数值没有任何改变。

C,由于打开了降落伞,空气阻力系数瞬间增大(不然要降落伞干嘛),数值是我自己查的,不一定准确,取2.96.

S,由于此时降落伞所受空气阻力远大于汽车,所以忽略汽车所受阻力,仅考虑降落伞,降落伞打开后可近似视为半球体,所以迎风面积,r取多少呢?请看下图三(我是下图三)之前我近似的将降落伞直径近似取为车长的三倍,后来看到了这张图感觉远不止三倍……

(我是这张图)我暂且还按3倍处理,所以r=3*4.5/2=6.75m,所以S=.13m2。

又要切换到手写模式

即,汽车落地时的速度约为6m/s,也就是21.6km/h,这个速度有多快呢,跟山地自行车的普通行驶速度差不多吧。你想,这可是要上战场的汽车,连这个速度都承受不了,也太说不过去了吧,况且汽车还有强大的减震装置啊!算到这里,大功就算告成了!作为理科生不得不膜拜下速激团队!真是敢玩啊!下面是一些说明:

1.计算过程中的数据并非严格准确的值,只是楼主个人认为较为合理的数值,不可避免的存在许多误差;

2.楼主知道速激团队是实拍,但还是忍住想计算一下,所以计算过程娱乐性为主,科学性为辅,是理科生的思维在作祟,并不是楼主想要炫耀什么,希望大家嘴下留情;

3.如很多网友所说,可能下落过程最重要的未必是速度问题,降落伞的承受力同样很重要,楼主认为确实很有道理,只是个人暂时没那个兴趣去计算,有兴趣的同学可以利用冲量和动量计算一下啦~当然落地的冲击力也可以计算出来!

4.另外数据上进行了一些修正:

1)跳伞高度由米,改为1万米,可能有同学想问为什么高度变了,但是打开降落伞时的速度V1却没变,那是因为在下落到一定高度后,速度达到一定的数值,使得空气阻力与重力大小相等,方向相反,汽车速度将不再改变;

2)降落伞迎风面积由S=πr2改为S=2πr2,因为实际迎风面积为半球体的表面积,而不是圆形面积,因此落地速度也随之改变。这是楼主之前犯的错误,感谢指正的同学!作者

三两旧时光

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