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我們所說的人承受的1G加速度到底是什麼?

今天看到一篇文章《如何看待時速4000公里,到底誰才是科盲?》,裡面提到了3分鐘加速到4000公里每小時,算出來加速度也只有6.2 m/s^2,大約0.6g,並非作者所言1.6g。在此我不想討論這篇文章如何,也不討論時速4000公里的是否可行,單單就下面近800個吵得不可開交的評論做一個掃盲和科普。

再掃盲和科普之前,我們先來做幾個高中物理題,題目都很簡單,相信但梵谷中物理不是混過去的理科生都不會做錯。

1、一個處於勻速慣性系的列車,高速勻速直線運動,速度為4000KM/H,列車裡面有個100KG的胖子在稱體重,請問他體重測出來是多少?他的加速度是多少?

2、一個處於地球表面,以水平4000KM/H速度水平勻速直線運動的列車,不考慮地球曲率,列車裡面有個100KG的胖子在稱體重,請問他體重測出來是多少?他的加速度是多少?

3、一個處於地球高空,自由落體的電梯,不考慮下落高度,重力變化,電梯里有個100KG的胖子在稱體重,請問他體重測出來是多少?他的加速度是多少?

4、一個處於地球高空,正在做水平初速度為4000KM/H平拋運動的電梯,不考慮下落高度,重力變化,地球曲率電梯里有個100KG的胖子在稱體重,請問他體重測出來是多少?他的加速度是多少?

5、一個處於慣性系的列車,利用火箭推進做勻加速運動,加速度為1g(g取10m/s^2),列車裡面有個100KG的胖子在稱體重,假設列車為球形,胖子也是球形,體重計處於倆球形的共切面,不考慮摩擦,體重計測出他的體重是多少?他的加速度是多少?如果加速度為2g呢?

6、一個處於重力系的列車,利用火箭推進做水平方向勻加速運動,加速度為1g(g取10m/s^2),列車裡面有個100KG的胖子在稱體重,假設列車為球形,胖子也是球形,體重計處於倆球形的共切面,不考慮摩擦,體重計測出他的體重是多少?他的加速度是多少?10分鐘後他速度是多少?如果水平加速度為2g呢?

7、假設一個胖子只能承受±10g的加速度,他被一個裝置傳送到了一個重力加速度為20g的星球的高空做自由落體,在他沒有落地前,他能不能忍受這麼高的加速度?他的加速度是多少?他被輕輕放置到地面上呢?

8、假設一個胖子只能承受±10g的加速度,他被關在一個正在做慣性系中做勻加速運動的膠囊中不能動彈,加速度為20g,不考慮其他因素,他的加速度多少?他能不能忍受這麼高的加速度?

9、假設一個胖子只能承受±10g的加速度,他被關在一個正在做勻加速運動的膠囊中不能動彈,加速度為10g,這個膠囊正在一個重力加速度為20g的星球的高空,加速度方向豎直向下不考慮其他因素,這個膠囊的火箭噴射方向是哪個方向?他的加速度多少?他能不能忍受這麼高的加速度?

10、假設一個胖子只能承受±10g的加速度,他被關在一個正在做勻加速運動的膠囊中不能動彈,加速度為10g,加速度方向水平,這個膠囊正在一個重力加速度為20g的星球的高空,不考慮其他因素,他的加速度多少?他能不能忍受這麼高的加速度?

文章末尾給出這10個問題的答案,但是但凡認真思考過的朋友,就會發現,題目中胖子的加速度,胖子體重計的數值,以及他能夠承受的加速度,卻是一個相互關聯缺又不完全相同的值。現在的問題是,我們所說的,人類能夠承受的1g加速度是什麼?是我們的加速度嗎?

為什麼人不能夠承受巨大的加速度,在巨大的加速度下,人會發生什麼?我們能想到的是,巨大超重時,人的骨頭會擠壓變形,人會整個趴在地上,翻身都沒法翻身,但是最為重要的一點,人在超重時,血液下行,大腦血液供給不足,造成黑視症;而人失重時,血液湧入大腦,眼球過度充血導致紅視症。相比於超重帶來的不適感,失重帶來的不適感更加難以忍受。一般而言,正常狀態下的人體所能承受的最大極限為正9G到負3G之間。

總的來說,是由於體內結構差異,導致的體內應力變化,造成的人的不適感。如果沒有應力變化,不論加速度是多少,所有細胞直接都保持相對靜止,那高加速度帶來的不適感就會消除。從這方面說,體重計總是忠實於人的,人能夠承受體重計上面多大的數值,除去你質量,就是你能夠承受的加速度;體重計上反映的數值,除去你質量,就是你承受的加速度。相反,你本身是多少的加速度,反而關係不大了。畢竟你從高空落下的失重感,和在太空中的失重感,是一毛一樣的。

我們生活在地球上,已經適應了1g的重力加速度,偶爾在飛機,高速列車上才能夠感受到輕微的加速減速。我們也很少高速移動,4000KM/H的勻速直線移動總是讓人恐懼和害怕。但是物理定律就是物理定律,他和1+1=2一樣,不會因為誰支持的人多,就可以得出錯誤的結論,不會因為項目本身的不可行,就可以推論計算的不正確。對於具體的科學問題,要始終抱有理性科學的分析,哪怕結果不是你希望的,哪怕是反常識的,哪怕結論打了你的臉(此處@泊松)

以下是題目答案

1、體重是0,他和體重計之間沒有壓力,加速度也是0,雖然速度很快,但是絲毫不感覺害怕。

2、體重是100KG(是體重計式數,不和質量一樣,物理質量不變),加速度是0,只要是勻速直線,加速度就是0,只要是重力系,就要受重力。

3、體重是0,完全失重,加速度是g。

4、體重是0,加速度是g,平拋不影響完全失重。

5、體重100KG,加速度g,如果是2g的話,體重200KG,加速度2g。這是等效原理

指觀測者不能在局部的區域內分辨出由加速度所產生的慣性力或由物體所產生的引力

6、體重141KG,加速度g,10分鐘後6000m/s;水平加速度2g,體重224KG,加速度2g。

7、可以忍受,加速度20g,但是他完全失重,承受0;在地面無法忍受,加速度為0,但是人體承受了20g。

8、加速度20g,不能忍受,快成餅了。

9、火箭往下噴射往上抬,胖子剛剛可以承受,加速度10g。

10、加速度10g,水平,但是胖子不能承受,胖子承受了22.4g的加速度。

由此可見,原文章《如何看待時速4000公里,到底誰才是科盲?》底下評論,真正正確的少之又少,唯一一個認為即使躺到床上也要承受1g的加速度還被噴成馬蜂窩,合著你們每天都處於失重的狀態?合著你們站在20g星球的表面還覺得合力是0所以人就能承受了?你們的高中物理老師看到你們這些評論會氣的跳起來的,真的。

以上討論僅討論經典力學的理想狀況,未提到的因素均不討論,請評論區理性討論。開噴被我刪掉的,來咬我啊!


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