Thành phố, khách sạn, điểm đến21-22 Apr, 2 Khách, 1 đêm
Tìm kiếm
Ngày đến Sun, Apr 21
1
Ngày vềMon, Apr 22
Số phòng, số khách1 phòng, 2 người lớn, 0 trẻ em

Vật lý phức tạp về cách Avengers quản lý việc bay

Bởi: Minprice.com
26/03/20240like

Tôi nghĩ đã an toàn khi nói về một số vật lý của Avengers bây giờ. Tôi được truyền cảm hứng bởi một bức tranh sống động được phát hành bởi Marvel Studios, mà bạn có thể xem trong tweet dưới đây. (Nếu Marvel đưa nó "ra đó," tôi không xem đó là một bí mật nếu chính tôi không xem nó là một bí mật.) Phần thú vị là bạn có thể thấy tất cả những Avengers đang bay. Có một đám họ.

Nội dung X

Nội dung này cũng có thể được xem trên trang web nó bắt nguồn từ.

Hãy để tôi làm rõ: Tôi là một fan hùng hậu của các bộ phim siêu anh hùng. Vũ trụ điện ảnh Marvel tuyệt vời—nó giống như thế giới truyện tranh trên màn ảnh lớn. Ngoài ra, tôi biết những điều này không thực sự—tin tôi đi, tôi thực sự biết điều đó. Tuy nhiên, điều đó không ngăn tôi sử dụng vật lý để nhìn vào siêu anh hùng.

Bây giờ là phần bay. Nếu bạn nghĩ về Avengers, một số trong số họ chạy và một số bay. Hulk chỉ nhảy rất xa. Oh, Spider-Man đu và nhảy, nhưng anh ấy không bay. Nhưng đối với những Avengers khác (tôi chỉ giữ với MCU Avengers—không phải những người từ truyện tranh), họ bay như thế nào? Tôi sẽ chia chúng thành ba loại. Thực sự, chỉ có một loại có một số vật lý vui nhộn.

Bay bằng cánh

Tôi có thể nghĩ đến ba Avengers bay dựa trên cánh: Falcon, Wasp và Valkyrie. Falcon khá đơn giản: Anh ấy có một số cánh và một chiếc động cơ phản lực trên lưng. Anh ấy bay chủ yếu bằng cách di chuyển rất nhanh để cánh tạo ra lực nâng. (Đây là video của tôi giải thích vật lý của máy bay.) Nhưng đúng vậy, Falcon thực sự chỉ là một chiếc máy bay.

undefined

Nếu bạn không quen với Valkyrie, cô ấy là một chiến binh Asgard. (Chúng ta lần đầu tiên thấy cô ấy trong Thor: Ragnarok.) Theo kỹ thuật, cô ấy không bay. Cô ấy cưỡi trên một con ngựa pegacorn—một con ngựa có cánh. Nếu bạn muốn, bạn có thể nói rằng con ngựa pegacorn bay giống như một con chim. Tất nhiên, điều gì đó khác phải xảy ra ở đây, vì sải cánh không đủ tạo ra một lực nâng để mang cả ngựa và Valkyrie. Nhưng vẫn—tôi sẽ nói cô ấy bay với đôi cánh (và có lẽ một chút phép thuật).

The Wasp thực sự chỉ sử dụng cánh (và có lẽ một số loại động cơ phản lực). Rõ ràng cô ấy dựa trên cánh.

Bay bằng phép thuật và khoa học

Nhóm tiếp theo có các anh hùng sau: Vision, Scarlet Witch, Thor, Dr. Strange, Captain Marvel. Đúng, chúng khác nhau rất nhiều trong cách họ bay—nhưng chúng cũng giống nhau một cách nào đó. Chúng giống nhau ở chỗ chúng ta thực sự không có một giải thích dựa trên vật lý cho cách nó hoạt động. Nó chỉ hoạt động.

OK, có lẽ bạn có thể nói rằng Thor bay bằng cách ném búa và giữ chặt. Tuy nhiên, điều đó không cho phép anh ấy thay đổi hướng giữa chặng bay. Ngoài ra, tôi tưởng tượng Vision có thể rời khỏi mặt đất bằng cách thay đổi mật độ của mình thành một giá trị thấp điên rồ—đủ thấp để anh ấy nổi. Thành thật mà nói, tôi thực sự không biết.

Đối với những người khác, họ có thể bay bất cứ cách nào họ thích, vì không có cơ chế bay rõ ràng. Tôi hoàn toàn hài lòng với điều đó.

Bay bằng lực đẩy

Bây giờ là đến nhóm cuối cùng. Đây là những người bay giống như Iron Man. Họ bay với một loại lực đẩy từ chân, tay hoặc cả hai. Điều này bao gồm War Machine, Pepper Potts (CẢNH BÁO SPOILER), và Star-Lord. Mặc dù tôi không chắc chắn chính xác làm thế nào các động cơ này hoạt động, tôi sẽ giả định rằng chúng tạo ra một lực bằng cách bắn ra khỏi một động cơ. Đây là cách động cơ tên lửa thông thường hoạt động—và cách động cơ phản lực hoạt động cũng vậy.

Nhưng hãy giả sử rằng những động cơ này thực sự tạo ra một lực; bây giờ chúng ta có thể nói về cách bay. Hãy giả sử bạn muốn bay với một vận tốc không đổi, tạm thời. Bay với vận tốc không đổi có nghĩa là gia tốc sẽ bằng không và không gia tốc có nghĩa là lực net bằng không. Vâng, bay với vận tốc không đổi giống như đứng trên mặt đất—từ góc độ vật lý. Trong hai chiều, chúng ta có thể sử dụng các phương trình sau cho lực net.

Hãy xem xét một Star-Lord đang bay và cách nó hoạt động với lực net. Đây là một biểu đồ cho thấy anh ấy đang bay với một vận tốc không đổi cùng với các lực tác động lên anh ấy.

Có hai lực quan trọng trên Star-Lord. Có lực trọng trọng hướng xuống và sau đó là lực đẩy. Lực đẩy đang đẩy theo hướng của các tên lửa—tôi đoán điều này có lẽ rõ ràng. Vì chúng ta chỉ đang xem xét các lực (tạm thời), tôi đã đặt cả hai lực này như thể chúng đang tác động vào trung tâm khối lượng (chấm đỏ trong biểu đồ).

Nhưng có lẽ bạn có thể thấy vấn đề ở đây. Làm thế nào bạn có thể làm cho hai lực vector này cộng lại bằng không cả ở hướng dọc VÀ ngang? Oh chắc chắn, lực dọc net có thể bằng không vì có một thành phần lên của lực đẩy để hủy bỏ lực trọng hướng xuống. Điều này không đúng ở hướng ngang. Chỉ có thành phần lực đẩy đẩy về phía trước mà không có gì để cân bằng. Nếu đây là biểu đồ lực chính xác, Star-Lord sẽ gia tốc về phía trước và không bay với vận tốc không đổi.

Vâng, cách Star-Lord bay là sai (liên quan đến vật lý) nhưng anh ấy vẫn trông tuyệt vời. Thực sự, vấn đề là có sự nhầm lẫn về bản chất của lực và chuyển động. Hầu hết mọi người nắm giữ ý tưởng rằng bạn cần một lực đẩy liên tục về phía trước để di chuyển với vận tốc không đổi. Tất cả đều hợp lý trong thực tế. Nếu bạn muốn lái xe ô tô với vận tốc không đổi, bạn cần giữ chân lên đạp ga. Nếu bạn đẩy một chiếc sofa qua sàn nhà, bạn cần tiếp tục đẩy. Chúng ta thường xuyên nhìn thấy nó—khi bạn ngừng đẩy, mọi thứ ngừng lại. Đây là cách Aristotle nghĩ về lực, nhưng anh ấy đã sai.

Vấn đề là chúng ta gần như luôn có lực khác trên một đối tượng. Lực đó là lực ma sát. Đó là một lực đẩy ngược là tương tác giữa hai bề mặt trên cùng nhau. Nếu bạn loại bỏ lực đẩy về phía trước, bạn vẫn có ma sát và điều đó làm cho đối tượng chậm lại và dừng lại. À, nếu bạn đang ở trong không khí có lực đề kháng của không khí—nó cũng đẩy theo hướng ngược lại với chuyển động. Vì vậy, có vẻ hợp lý rằng nếu bạn không có một lực đẩy về phía trước, đối tượng sẽ dừng lại.

OK, có lẽ Star-Lord gặp một lực đề kháng không khí quan trọng đẩy lên anh ấy. Hãy để tôi nhảy đến câu trả lời ở đây: Không. Điều đó sẽ không hoạt động. Để lực đề kháng không khí là một yếu tố quan trọng, anh ấy sẽ phải bay với vận tốc giống như máy bay phản lực, điều này cũng sẽ tạo ra một lực nâng. Ở tốc độ chậm, cách duy nhất để điều này hoạt động là có mật độ siêu thấp. Đây là một phép tính về mật độ của một R2-D2 đang bay, người bị lỗi bay tương tự.

Nếu bạn nghĩ rằng tất cả đều về lực, bạn đã nhầm lẫn. Có một điều khác chúng ta cần xem xét đối với một Siêu anh hùng bay với một lực đẩy ổn định. Để đạt được sự cân bằng, siêu anh hùng cần một lực net bằng không VÀ lực xoắn net bằng không. Thật là xoắn là gì? Ở mức đơn giản nhất, xoắn giống như một lực xoay. Nó phụ thuộc không chỉ vào lực, mà còn vào NƠI lực đó được áp dụng. Đây là một biểu thức đơn giản cho xoắn.

Trong biểu thức này, τ (đó là chữ cái Hy Lạp "tau") là xoắn. Khoảng cách từ lực (F) đến điểm xoay là r và góc giữa lực và khoảng cách là θ.

Vậy, làm thế nào để bạn có một xoắn tổng bằng không cho một đối tượng (hoặc siêu anh hùng) để nó ở trong cân bằng quay? Còn cách nào—hãy thử nghiệm với một cây bút. Lấy một cây bút và giữ nó ở một góc. Bây giờ đẩy lên một đầu với một ngón tay. Lưu ý rằng bạn cần một ngón tay khác ở một nơi khác để giữ nó không bị đổ? Dưới đây là cái nhìn có thể giống như thế nào.

Nếu bạn sử dụng đầu tẩy (đầu bên trái) làm điểm tính toán xoắn, sau đó có hai xoắn khác không. Có xoắn chiều kim đồng hồ từ ngón tay bên trái đẩy lên và xoắn ngược chiều kim đồng hồ từ lực trọng trường hút xuống ở trung tâm khối. Bạn cần một sự kết hợp của ít nhất hai xoắn ở hướng quay khác nhau để có một tổng xoắn bằng không.

Bây giờ hãy quay lại với Star-Lord. Lưu ý: Tôi sử dụng Star-Lord vì anh ấy chỉ có động cơ phản lực ở đôi chân. Đừng lo, tôi sẽ đến với những người khác đủ sớm. Dưới đây là biểu đồ lực được cập nhật trong khi anh ấy đang di chuyển với vận tốc không đổi.

Sự thay đổi duy nhất là chuyển lực đẩy từ trung tâm trở lại chân của anh ấy. Nhưng điều này tạo ra một vấn đề xoắn. Nếu chúng ta chọn chân làm điểm quay (bạn có thể chọn bất kỳ điểm nào), sau đó động cơ phản lực tạo ra xoắn bằng không vì khoảng cách đến điểm quay là không. Điều này chỉ để lại xoắn từ lực trọng trường theo chiều kim đồng hồ. Không có xoắn ngược chiều kim đồng hồ, không cách nào để Star-Lord duy trì vị trí đó và trông ngầu.

Thực sự, có hai cách sử dụng vật lý để làm cho điều này thành công. Phương pháp đầu tiên là thêm sức cản không khí. Nếu anh ấy bay nhanh đủ, sức cản không khí có thể tạo ra một lực đủ lớn (đẩy về bên trái trong biểu đồ ở trên). Lực này sẽ tạo ra một xoắn ngược chiều kim đồng hồ có thể giữ cho Star-Lord ở trong tư thế ngầu.

Cách thứ hai để làm cho điều này thành công là với gia tốc. Vâng, nếu chúng ta để Star-Lord gia tốc mọi thứ sẽ hoạt động chỉ với hai lực (lực đẩy và lực trọng trường). Cách tốt nhất để giải thích điều này là với lực giả mạo. Thông thường, lực là sự tương tác giữa hai đối tượng và lực ròng làm cho mọi thứ gia tốc. Tuy nhiên, điều này chỉ hoạt động trong một hệ thống tham chiếu không gia tăng.

Nếu bạn muốn sử dụng một hệ thống tham chiếu gia tốc (như hệ thống tham chiếu di chuyển cùng với Star-Lord), bạn cần thêm một lực giả mạo. Điều này giả mạo vì nó chỉ có mặt để làm cho lực ròng một lần nữa liên quan đến gia tốc và nó thực sự không phải là sự tương tác giữa hai đối tượng. Độ lớn của lực giả mạo này bằng khối lượng của đối tượng nhân với gia tốc của hệ thống tham chiếu, và hướng là ngược hướng với gia tốc của hệ thống.

Thực sự, bạn đã biết mọi thứ về lực giả từ khi bạn sử dụng chúng hàng ngày. Nhớ khi bạn đang trong xe hơi một lần? Bạn đạp ga và xe bắt đầu gia tốc? Bạn cảm thấy gì? Vâng, bạn cảm thấy một lực đẩy bạn vào ghế. Nhưng đó không phải là một lực thực sự, đó là một lực giả. Ý nghĩa của bạn đặt nó ở đó để có thể hiểu được những gì đang xảy ra trong hệ thống tham chiếu của chiếc xe. Nó vẫn chỉ là giả mạo.

Bây giờ là biểu đồ lực cập nhật cho Star-Lord gia tốc.

Với lực giả này, mọi thứ hoạt động. Trong hệ thống tham chiếu của Star-Lord, bây giờ có một lực đẩy về phía sau để cân bằng thành phần ngang của lực đẩy. Ngoài ra, lực giả tạo ra một xoắn ngược chiều kim đồng hồ để tạo ra một xoắn ròng bằng không. Mọi thứ đều hoạt động.

Nhưng chờ đã! Tại sao tôi không cho xem một phiên bản thực sự của lực giả này? Tôi có thể đặt một cái thước nghiêng trên một xe đẩy gia tốc. Trong hệ thống tham chiếu của chiếc xe này, thước sẽ không "bật ngửa." OK, hãy để tôi giải thích một số chi tiết ở đây. Nếu bạn muốn làm cho nó hoạt động, bạn cần một lực để gia tốc cho chiếc xe nhưng không phải cho thước. Bạn không thể chỉ để chiếc xe cuộn xuống một dốc — điều đó sẽ không hoạt động. Trong trường hợp này, có một khối lớn treo xuống từ một máy đào. Dây từ khối này gắn vào xe ngang để tạo ra gia tốc. (Đây được gọi là máy Atwood bán.) Dựa trên gia tốc của chiếc xe và lực giả trên thước, bạn có thể tính toán (đối với bài tập về nhà) góc nghiêng phù hợp để thước không bật ngửa. Gợi ý: Gia tốc của chiếc xe là 5 m/s2.

Bây giờ là thí nghiệm. Có một mảnh giấy trắng nhỏ trên chiếc xe. Đó không giữ thăng bằng cho thước (nó quá mảnh mai), chỉ là để đo góc để tôi có thể giữ thước ở góc đúng. Ngoài ra, điều này được thực hiện ở chế độ chậm.

Liệu tôi đã viết cả bài đăng này chỉ để hiển thị thí nghiệm đó không? Có lẽ. Chiếc xe có chạy vút qua đầu đường ray không? Chắc chắn — nhưng đừng lo, tôi có người ở đó để bắt nó.

Và còn về những siêu anh hùng khác? Iron Man, War Machine và Pepper vẫn sử dụng tay để đẩy. Họ vẫn gặp vấn đề về gia tốc đến mức họ cần một lực kháng không khí đáng kể để giữ họ di chuyển với vận tốc không đổi. Nhưng có lẽ lực đẩy từ tay họ sẽ khắc phục vấn đề cân bằng xoắn.


More Great MINPRICE Stories
  • Bụi trăng có thể làm mờ hoài bão hành tinh của chúng ta
  • Khi thế giới thực ảo xã hội phát triển, người dùng là những người xây dựng thế giới ảo của nó
  • Sự phức tạp của Bluetooth đã trở thành một rủi ro an ninh
  • Tôi tức giận về những email tự động đen tối của Square
  • Bên trong hoạt động giám sát khổng lồ của Trung Quốc
  • 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để duy trì sức khỏe? Hãy xem các lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, trang thiết bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất.
  • 📩 Nhận thêm nhiều thông tin nội bộ của chúng tôi với bản tin hàng tuần Backchannel của chúng tôi