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他的初动能与他达到6米高度时的重力势能完全相等大发快3技巧稳赚方法

2019-05-12 22:50:33 物理109℃
编辑:卢本伟

  作者李开周,专栏作家,著有《武侠物理》、《武侠化学》、《吃一场有趣的宋朝饭局》等书。

  酒局上惊闻金庸先生去世,我不相信,赶紧掏出手机求证,无数新闻了这个……手机屏幕慢慢黑下去,窗外满城灯火,室内觥筹交错,我有些难过,作为年近四十的中年油腻男,竟然有哭的感觉。

  跟大多数同龄人不一样的是,我中学时期的物理课也是拿金庸武侠当习题。比如说,我们那时候经常计算武林高手的功率。

  《射雕英雄传》里有一位灵智上人,用掌力烧开过一盆水。设那盆水净重2000克,初始水温为4度,灵智上人烧水的时间为600秒(一炷香左右)。将4度的2000克水加热到100度,至少需要192000卡的能量,换算成焦耳,是806400焦耳。将806400焦耳除以灵智上人的时间600秒,就可以求出他用掌力烧水时的功率:1344瓦。跟一个小功率的电热壶差不多。

  《倚天屠龙记》中张无忌的父亲张翠山轻功一流,使出武当绝学“梯云纵”,一下子可以蹿到两丈高。设张翠山体重为60千克,受到的重力为600牛顿,以梯云纵功夫完成上蹿的时间是1秒,我们也能求出他的功率:先用600牛顿乘以上蹿高度6米(两丈),得到他克服重力所做的功,再除以时间1秒,即可算出他的功率是3600瓦,相当于一个普通的电磁炉。

  当然也可以换一种方法来计算张翠山在上蹿过程中所做的功,例如使用动能——力在作用过程中对物体所做的功等于这个过程中的动能变化量。

  张翠山起跳时的动能为初动能,等于他的质量乘以速度的平方再乘以二分之一;他达到6米高度时的动能为末动能,这个末动能是零。用末动能减去初动能,就是张翠山在上蹿过程中所做的功。已知末动能为零,现在只需要求出初动能。他的质量已知(60千克),那么只需要求出起跳速度。但是我们不知道张翠山上升过程中的加速度是多少,所以无法倒推出他的起跳速度,进而也就无法知道他的初动能。所以呢,单凭动能并不能算出他做的功。

  如果再加上机械能守恒定律,那就简单多了:在空气阻力可以忽略不计的情况下,张翠山只受重力和弹力(起跳时的驱动力就是弹力)的影响,他的初动能与他达到6米高度时的重力势能完全相等。已知他在6米高度的重力势能等于重力600牛顿乘以高度6米,即3600焦耳,所以他的初动能也是3600焦耳,在上升过程中的动能变化量也是3600焦耳。

  动能变化量就是张翠山所做的功,用这个功除以时间1秒,最终得到他的功率:3600瓦。

  《倚天屠龙记》中还有一位“吸血蝙蝠”韦一笑,他的武功比张翠山要高,功率应该也比张翠山大。

  作为金庸笔下轻功最强的高手,韦一笑瞬息之间可以奔出百米之远。设他完成百米冲刺的“瞬息之间”为1秒,在如此惊人的高速运动中一定会受到超出重力好几倍的空气阻力,故此可以假定他在运动中需要克服2000牛顿的阻力。大发快3技巧稳赚方法

  我们先求他奔出百米所做的功:拿100米乘以2000牛顿,结果是200000焦耳。然后再求出他的功率:拿200000焦耳除以1秒,结果是200千瓦。200千瓦换算成公制马力为272匹,这个功率常大的,可与一辆普通跑车相媲美。

  马力为两百多匹的普通跑车,极限速度也只有每秒几十米,并不能像韦一笑那样快到每秒百米,这又是为什么呢?因为功率是表明快慢的物理量,不是表明速度快慢的物理量。要知道,影响一辆汽车极限速度的因素除了功率,还有风阻和车身重量。功率相同的两部车,一部车重3吨,一部重1吨,哪部车跑得快,那不是明摆着的嘛!

  汽车的创始人Colin Chapman有一句名言:“与其增加10匹马力,不如减少10公斤。”韦一笑韦蝠王长得跟瘦猴似的,体重还没有跑车的零头大,功率却能与跑车相当,肯定比跑车跑得快了。

  灵智上人烧水的功率相当于电热壶,张翠山上蹿的功率相当于电磁炉,韦一笑百米冲刺的概率相当于一辆跑车,那么是不是可以说,韦一笑的功率一定最大,灵智上人的功率一定最小呢?

  跟功率一样,额定功率和最大功率的国际单位也是瓦。额定功率指的是一个设备在正常指标下可以长期稳定工作的最大功率,而最大功率则是这个设备在所有相关指标都达到最佳条件时有可能达到的极限功率。

  每辆汽车的副驾车门下方或者发动机舱的内壁都有一个铭牌,标记着这辆车的品牌、型号、排量、出厂日期以及额定功率。如果额定功率栏写着“100KW”,意思就是说这辆车正常行驶时最多可以输出100千瓦的功率。平常你在市区范围内驾驶这辆车,油门不会踩到底,实际功率比额定功率小。假如你不怕死,在高速公上拼命超车,实际功率有可能会比额定功率大。当实际功率越来越大,越来越大,车身像犯了羊羔疯一样狂抖,发动机像冲进一样狂吼,一股股黑烟从排气管里蹿出来时,这辆车就会达到最大功率。如果你以最大功率开车,一般不到十分钟,车就会被你毁掉。

  武侠小说里描写高手出招,有时候会说他们使出了几成,如三成、五成、八成、十成甚至十二成等等。这里的“”其实与物理世界的功率相当,我们可以将八到十成的看成是额定功率,将十成以上的看成是最大功率。

  我们在生活中也会说一些较为形象的表述,例如“正常发挥”、“把吃奶的力气都使了出来”、“我已用尽洪荒之力”之类。其中“正常发挥”就是额定功率,“洪荒之力”、“吃奶的力气”和“洪荒之力”就是最大功率。

  灵智上人用掌力烧水,气不长出,面不改色,尚未输出额定功率。韦一笑瞬息之间冲刺百米,那是他施展轻功的巅峰状态,差不多已经输出了额定功率。张翠山“右脚在山壁一撑,一借力又纵起两丈”,却是他在跟谢逊比武时做到的,一旦比输就要被杀,正如金庸原文中所写的:“此时面临存亡的关头,如何敢有丝毫大意?”故此可以将他输出的功率视为最大功率。换句话说,他平常是没有这么牛的,这一回能上蹿两丈来高,下一回未必做得到。

  汽车功率受限于发动机的各项参数,武林人物的功率也受限于他们各人的禀赋和内力。内力达不到,硬要以最大功率来击伤对手,自己也会反受其害。《倚天屠龙记》中“金毛狮王”谢逊和崆峒派高手的内功火候尚有不足,偏要去练威力巨大的七伤拳,久而久之,心脉受损,就是因为额定功率不够用,长期输出最大功率的缘故。张无忌曾经对崆峒派高手做过一些科普工作:“七伤拳自是神妙精奥的绝技,我不是说七伤拳无用,而是说内功修为倘若不到,那便练之无用。若非内功练到气走诸穴、收发自如的境界,万万不可练这七伤拳。”但是崆峒派高手没学过物理学,听不进他的道理。

  温瑞安小说《群龙之首》描写过有桥集团的总裁助理米以打狗棒偷袭天下第一高手关七的场面:

  画龙须点睛,擒贼先擒王,如今他要打杀一个人,就要往他的致命伤、要害和罩门攻去!

  他这一棍刺出,嗤的一声,也无甚特别。但他的杖尖这才扬起,他的右鼻已激淌下一行鼻血。

  米以最大功率了一次,就这么一次而已,他自己的鼻血就流出来了。打个不恰当的比方,米“乍然运聚了莫大的元气和内功”的这一招,从侧面证明了让发动机超负荷运转的危害有多大。

  按照功率和功的计算公式,功率等于功除以时间,而功则等于作用力乘以位移,位移除以时间就是速度,所以功率等于作用力与速度的乘积。将这个推导出来的关系式放在汽车发动机的领域来表述,发动机功率等于汽车牵引力与行驶速度的乘积。

  那么好,发动机的额定功率是固定的,只要想增大牵引力,那就要降低速度。所以我们平常开车爬陡坡或者长坡的时候,一定要及时把档位降下来,降低发动机的转速,以此来提升汽车的动力。如其不然,发动机只能超出额定功率运转,好比一个高手将内力发挥到极限,最终会让自到。

  《倚天屠龙记》第二十回,张无忌练成大挪移,走到一座原先无论如何用力都推不开的石门前面,用右手按在石门上,微微晃动,缓缓用力,那座石门被他缓缓打开了。

  大家一定要注意“缓缓”这两个字。众所周知,大挪移只是教人“运劲用力的一项极巧妙”,并不能提升内力。所以呢,张无忌的额定功率没有增加,为了推开石门,他“缓缓”用力,说明他掌握了通过降低速度来提升牵引力的物理知识。

  

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