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2012年5月26日 星期六

鋼推鐵拉的物理推算

        現在該是時候做些物理題目了。
        本文會嚐試由小說中的內容估算一些在下感興趣的物理量,歡迎有相同興趣的人一起討論。(在下還未發現過身邊有任何人會在看小說時算物理…Orz)


問:使用鋼推或鐵拉移動時需要多大的力道?
這方面可以參考小說中紋在迷霧之子的「高速公路」上移動的那一段。
解題條件

紋的移動速度:兩倍馬速,60 km/h 的兩倍,約30 m/s
紋的體重:少女的體重的密秘,恕在下無禮斗膽猜測約40 kg
計算:
將力道分為水平和垂直向量。
考慮在跳躍的前半段,施力會較大,而後半段幾乎是自由落體,無施力。因此假設最大力道大約為平均力道的兩倍。


垂直方向的力道,以衝量的角度考慮,平均施力會等於紋的體重,因此最大力道大約為體重的兩倍。


水平方向的平均力道需使紋可以維持30 m/s 的前進速度,即等於空氣阻力。
R=½DρAv2

R 阻力
D 阻力係數,人體在空氣中的阻力係數約為0.05 s2/m
ρ 空氣密度,約為1.2 kg/m3
A 截面積,紋的截面積以0.7 m2平方計算
v 速度,30 m/s

可得R=18.9 kg
水平平均力道=18.9 kg
水平最大力道=37.8 kg
結論:
平均施力=(402+18.92)1/2=44.24    (kg)
最大施力=(802+37.82)1/2=88.48    (kg)
   
       需注意的是,這個估算出的數值為紋在迷霧之子高速公路上「平穩地移動所需的力。小說中描述打鬥或追逐場面時,鋼推鐵拉移動所需的力必定更大。

by ignorer

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