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1 # 力學Nerd王小胖
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2 # 物理小金魚
蜘蛛俠無疑是漫威最受歡迎的超級英雄之一。2002年《蜘蛛俠1》、2004年《蜘蛛俠2》、2007年《蜘蛛俠3》全球票房達25億美元,在當時是最受歡迎的超級英雄電影。2012年的《超凡蜘蛛俠1》,2014年的《超凡蜘蛛俠2》,2017年的《蜘蛛俠.英雄歸來》的票房收入同樣賺得盆滿缽滿,由此可見小蜘蛛的受歡迎程度。
如下圖所示。蜘蛛俠能夠從手指間發出結實而有韌性的蜘蛛絲,在紐約市的高樓大廈間飛來蕩去,在狹小空間內飛速潛行,在飛馳的車流中自由穿梭。蜘蛛俠在高樓之間擺盪時,運動軌跡是一個圓弧形,即使擺盪時速度大小不變,運動方向也不斷變化,必須有外力作用。這個外力來自於蛛絲對他的拉力,拉力提供兩方面的作用:
(1)支撐蜘蛛俠的體重,如果不擺盪,蛛絲保持他在垂直方向上的懸掛;
(2)使蜘蛛俠做圓周運動的向心力。他擺盪得越快,速度越大,或者圓弧半徑越小,需要的向心力就越大。
假設蜘蛛俠像鞦韆一樣從高處落下,他的手臂需要承受最大的拉力呢?最低位置時蜘蛛俠的速度最快,手臂受到的拉力也最大。蜘蛛俠從高樓跳下的過程中機械能守恆,假設他下落的高度為40米,則:
蜘蛛俠的手臂需要承受2250牛頓的力,這對於人類來說是個極限,但對具有超能量的蜘蛛俠不成問題。蛛絲比相同重量的鋼絲繩堅韌5倍,比尼龍更加有彈性。
蛛絲由直徑為十億分之一米的堅硬細絲組成,細絲內部有細小充滿液體的管道,受到衝擊時將力分散到整根絲上。蛛絲具有極高的抗張強度,如果一根蛛絲的直徑是1釐米的圓,它能夠提起重達8噸的物體。
即使直徑只有0.625釐米的蛛絲,也能夠安全吊起27000牛頓的重物,遠超過蜘蛛俠做向心運動和支援體重的2250牛頓!
看來,小蜘蛛除了人設接地氣,其能力在物理學上也是比較接地氣的,不像隔壁DC的超人那麼不科學!
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3 # 花凝兮
以前大部分作品裡並不符合,但越往後的作品會越注意這一問題,這一點可以看看幾個系列的蜘蛛俠電影裡蕩蛛絲的變化。
蜘蛛俠吐槽美隊盾牌不符合物理,但他自己蕩蛛絲這一點沒比美隊盾牌科學到哪裡,我們只能將這些認定為超英的特殊超能力。
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當然符合!
蛛絲的力學蜘蛛俠自己研究出了一種蛛絲,其承載力很強,吊一個成年男性沒有問題。當然,這是在漫威宇宙中,現實生活中還沒有這樣的黑科技。有了這樣承載能力超強的蛛絲,盪鞦韆完全沒問題。
在最新的蜘蛛俠電影中,小蜘蛛依靠蛛絲把船體連在一起,可見其超強的承載能力。
盪鞦韆的守恆定律由於人體較重,所以空氣阻力可以忽略,那麼蜘蛛俠在盪鞦韆的過程中滿足能量守恆。盪鞦韆的過程蜘蛛俠做的是圓周運動,重力勢能轉化成動能,我們可以得到蜘蛛俠的最大速度:sqrt(2gh)。高度差h越大,速度也越大。法向加速度:2gh/L,蛛絲的受力為:m(g+2gh/L)。
知道了蛛絲的受力,根據蛛絲的橫截面積,就可以知道蛛絲的最大應力,然後與蛛絲的極限應力比較下,可以判斷蛛絲是否斷裂,也可以計算出足夠承載能力的蛛絲的橫截面積。
蜘蛛俠在盪鞦韆前進的過程中,在最高點處切斷原來的蛛絲,並射出新蛛絲,一直在不斷的重複著圓周運動。整個過程完全符合力學原理。
總結完全符合力學原理,關鍵是有足夠強的蛛絲,和足夠強的蜘蛛俠的心理承受能力。
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