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绿巨人浩克跳起来会砸坏路面吗

文|黑科技露透社

露露按:绿巨人浩克跳起来会砸坏路面吗?浩克有2.5m高左右,若把他看做是一个圆柱体,则浩克的体重达到了300kg左右。根据计算,浩克体重有300kg左右,而他跳起来时对地面的压力达到了四万牛顿,压强则达到了2.9MPa。

绿巨人浩克跳起来会砸坏路面吗?

绿巨人浩克不会飞,但无论是从漫画里还是电影《复仇者联盟》 里所见,浩克肯定能跳得很高。当他一跃而起的时候,给地面施加了何种力?

在跳跃的过程中,它会受到地心引力以及地表给予它的支持力。对这类问题最好的解决办法是用动能定理(动能定理更适用于物体位置上的变化,而不是时间上的变化)。动能定理的概念是外 界对系统做的功等于这个系统动能的变化量。如何定义“功”?简单来说,功是力与其作用点位移的标积(技术上可能比这个要复杂一点,但目前我先简单地定义一下)。能量又是什吗?如果我把绿巨人与地球看成整个系统的话,这个系统具有动能(描述运动物体的能量)和重力势能。

绿巨人的运动简单而言就是一个竖直抛体运动,因为它 的运动完全受到地心引力的支配。除了向上运动并且逐渐放慢速度,不涉 及其他动作。当它到达最高点的一瞬间,它的速度为 0,这时所有的动能 转变为重力势能。通过测量跳跃的高度,我可以计算出维持跳跃到最高点 过程中所需要的功,如果已知激发跳跃发生的那段距离(即和地面接触直到离开地面瞬间的那段时间内),我能算出地表对于绿巨人施加的力的大小。

现在为了顺利计算,需要一些估值的帮助。首先,我需要绿巨人的体重。让我们简单地认为它的密度和正常人类的一样,体积则和《复仇者联盟》里的相仿。

有一幕里面,绿巨人和鹰眼站在一道。如果鹰眼是一个身高正常 的人类(约1.8m高),那么绿巨人的身高有2.5m左右那么高。绿巨人不仅比鹰眼高,身体也更加宽厚。 假设绿巨人和人类一样是圆柱体。

我用圆柱体来代表躯体。一般而言,身高越高,人的横截 面就越大。圆柱体的高度和半径有相关性。绿巨人不是正常人类,他身高更高,体积更为庞大, 据此,我粗略地认为代表绿巨人的圆柱体半径与高度之比是鹰眼的1.25 倍。因此如果鹰眼的重量为70kg,那么密度相当的绿巨人的体重则达293kg。 

对于这些圆柱体,我也有未竟之言。我可以想象有人会这样提出异议: “人可不是什么圆柱体啊!”。这样说当然无可指摘,但以圆柱体模型大致地描述躯体大小这种特殊的做法并非毫无道理。

有一点总是令我颇为费解。布鲁斯·班纳是个英俊帅气的正常人类,是吧?但是 他变成了绿巨人了。如果他从70kg 的人变到将近300kg的绿巨人,那部 分增加的质量从何而来?难道是像爱因斯坦的质能方程所说的那样, 从能量转化成为质量了?那需要2.7×1019J的能量,这么大的能量从哪里得到?如果绿巨人能充分使用这些到达地球表面的所有太阳能,它也需要花上2.5分钟才能积累到足够“转变”成质量的所有能量。我想这些 时间对于绿巨人而言太长了,弄不好转变之前已经绿巨人已经等不及而“大 发雷霆”了。 

但是,如果绿巨人的质量没有发生改变呢?在这种情况下,它的质量 还是70kg,但是它的密度就不一样了。就密度而言,他只有人体密度的0.24倍。对于人类身体密度的估算最简便的方法是利用水的密度——1000kg /m3,绿巨人的密度只有240kg/m3,这个密度值和瓶塞很接近,不可思议吧。 

下一步做什吗?我得估算出绿巨人的跳跃的高度。如果你看过《复仇者联盟》的预告 , 你就会感觉到布景里用的都是真实建筑的模型。我用 google earth 不断地搜寻,最终找到了一些我认为可能是影片里绿巨人进行跳跃的真实地点。从地图上来看,根据周遭建筑物的高度,我判断出来绿巨人的跳跃高度可能达到120m。 

至此,我们只要把数值代入公式就大功告成了。我计算的结果是4.08×10^5N。这个力就是浩克在跳跃时施加给地面的强度,也是地面给浩克的支持力。没错,这只是一个平均值。但是这也是一个最小的整体数值。 如果我把非常力也纳入考虑,那么跳跃过程中有些力会小于这个值,有些则超过这个值。这个案例中分析的跳跃是最可能发的,其值也是最小的整体数值。 

那么,绿巨人浩克会把水泥地踩破吗?我的目标就是要回答这个问题。 我倾向于认为,在跳跃过程中,浩克对于地面的压力足以使得水泥地开裂。 我能弄清楚水泥地(不管是什么材料)到底碎了没有吗?我需要了解地面 压缩力的大小,因为这是一种材料在破碎前能承受的最大压强值。 

有了绿巨人浩克脚尺码的大小的保守估算,我得出压强值是2.9MPa。 根据工程工具箱,水泥地所能承受的压缩力是10MPa。这样算来,绿巨人也许不会压碎马路了,难道不是吗?我怀疑这个力和浩克的移动曲线 并不是一个均匀恒定的,是有一个峰值的。 

综上,我倾向于认为绿巨人浩克无论跳到哪里,哪里的路面就会碎裂,但是马路还不至于被他毁的一塌糊涂。

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