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骑自走车到月球必要众长时间?24幼时赓续仅需267天

Aug 08
admin 2019-08-08 20:56 人物新闻   浏览量:   次

正如约翰·肯尼迪总统所说的那样,吾们做这些事情不是由于它们专门容易,而是由于它们很难!行家们也脑洞大开挑出一些很益的物理题目,比如让行家计算一下从地球骑车前去月球必要众长时间?

让吾们先解决一些实际题目吧!很隐晦,倘若从地球骑车到月球,吾们必要在地球和月球之间架首一条超级缆绳,倘若你选择批准这个义务,你将骑走一辆时兴的白色NASA自走车,这辆自走车具有稀奇车轮,可沿着缆绳向前走驶(倘若自走车摩擦力异国能量亏损),而且基于车轮和缆绳的稀奇设计,车轮只朝一个倾向起伏,因此倘若你停下来休休时,是不会从空中摔下来。

必要表明的是,这个“月球骑走计划”并不适用于阿波罗义务,1961年,美国总统肯尼迪在国会会议上宣称,十年之内实现人类登陆月球!1969年7月,“阿波罗11号”飞船仅用了4天便成功登陆月球,但是骑自走车到达月球能够异国这么快。

从地面起程!

在月球骑走计划最先之前,吾们必要一些实在数据,最先,地球距离月球有众远?由于月球环绕地球的轨道并不是完善的圆形,因此异国一个实在的答案,吾们用地月平均距离24万英里(38.4万公里)进走计算。

现在,你能够会想,一小我能够每幼时骑车走进15英里,如许就能够计算从地球到月球的旅走时间了,不!你能够在平整路面上以时速15英里走驶,但骑自走车到月球却十足差别,你将会像爬坡相通,一向向上走驶。

之后距离计算是一件很复杂的事情,当你离地球越远,地球引力就会一连减幼,每天同样的竭力会让你走驶得更远,终极当你距离月球很近的时间,就会变成一段“下坡路”,你能够滑走。

因此吾们不及用速度来计算骑走至月球的时间,阿兰是将人们的体能输出量进走计算,倘若你是一位环法自走车手,你能够每天骑走6幼时会产生200瓦电能。

接下来,吾们要计算出骑着自走车从地球至月球的最短距离——Δy,引力场强度单位为g(牛顿/克),引力势能值(ΔUG)计算公式如下。

在这个计算公式中,m是人体体重(以公斤为单位),由于体能输出量(P)是能量除以时间转折量的相答数值,能够行使体能输出量来计算走驶所用时间(Δt),相答的计算公式如下。

为什么吾要行使地月最短距离呢?很快就会搞晓畅的,最先,让吾们迅速核对一下:倘若自走车骑手平均体重为75公斤,体能输出量为200瓦,走驶过程中上升1米必要众长时间?基于这些数据,吾得到的时间是3.675秒。

这个时间是不是太长了?倘若你认为3.675秒时间爬上1米高的楼梯,实在有点慢,但是你换个角度来望,3.675秒的时间妻子体体能输出量200瓦,实在这也是极限数值,因此采用这一计算公式是比较相符理的。

挑衅引力!

吾们能够在月球旅走中做地球上相通的事情吗?题目在于g,由于地球和月球引力作用差别,走相通楼梯的体能消耗会十足不相通,随着人们离地心距离的添大,引力场作用将逐渐削弱,吾们能够用以下公式计算出引力场值。

在这个计算公式中,倘若你是空间中的谁人灰点,吾们能够行使右边的方程式计算出灰点的重力数值,G是万有引力常数,ME是地球质量,r是从地球中央到你的矢量。

但是你必要考虑到地球有引力作用,月球也存在引力,因此吾们在方程式中增补另一项,倘若月球的质量mm,从地球到月球的距离是r,可得出总引力场数值计算公式。

原形上将g数值计算为正值有子虚在性,但如许就能与之前计算的地球外观数值相匹配,以下是从地球到月球引力场数值随旅走时间时间的转折弯线图。

从地球起程,引力场是9.8 N/kg,在月球外观,引力场倾向相逆,数值为1.6 N/kg,这也证实了月球的引力场强度大约是地球的六分之一。

在大片面月球骑走旅程中,引力数值并不是零,但是专门幼,最先的时候引力数值较大,骑走较难得,但是当你骑走达到1万英里时,地球引力只是地球外观的10%,地月平均距离是24万英里,之后的骑走速度会越来越快,当挨近月球外观时就是一段下坡路了。

骑自走车到月球必要众长时间?“上坡路”仅需267天!

吾们有一个引力场计算公式,能够基于人体体能输出量重复计算旅走时间,但这并不及十足代外整个旅程,当自走车骑手挨近月球时,相等于走一段“下坡路”,由于引力数值减幼,相答的体能输出量也缩短。

吾们计算表现从地球骑自走车到月球的“上坡路”仅需267天!这一数据令人吃惊,骑手的平均速度是37英里每幼时,自然,267天必须保持24幼时不中止地高强度蹬车,相逆,倘若你每天踏6个幼时的踏板,所需的时间将是4倍——1068天,也就是说几乎必要3年时间,这一数据并不十足包含地月旅程。

这一计算数据并不包括末了的“下坡路”旅程呢?一个选择是停留踩踏板,你基本上会以相通的速度赓续进取,直到你距离月球专门近,但此时骑走速度依旧是专门快的,一旦你到达月球外观,就会像陨石相通碰撞在月球外观,“下坡路”的速度有众快呢?

挨近月球外观时自走车的走速速度转折弯线图

是的,这是一辆专门快的月球自走车,在赓续骑走第258天时,你的速度将达到100米/秒,大约一周旁边之后,你的骑走速度将达到1000米/秒。

当引力场变得专门幼的时候,骑手一切的能量都用于添速,实际上吾们的计算公式存在一个舛讹,实在情况很能够是越来越快,吾的计算公式中将一切人体的能量转化为引力势能。

但是当引力场较矮时,真的不必要太众时间“向上”移动,因此你终极会以超快的速度终结旅程,这个计算公式未直接考虑到动能的转折,倘若骑手每一步最先时速度为零,但是吾依旧认为团体时间计算是相符理的,毕竟很难做到专门准确,吾认为宇航员依旧尽能够选择火箭发射登陆月球,从地球骑自走车所需的时间太漫长,而且必要考虑的因素许众,这一旅程并不容易。

骑自走车到月球必要考虑的因素

在这项计算中,倘若骑手体重是75公斤,这个数值专门幼,由于它并不包括自走车的重量,倘若你将骑手的总质量改为100公斤或者200公斤,旅走时间将是众少呢?

倘若你不吃食物,就不及骑这么长时间,基于100公斤的骑乘质量,要吃众少三明治才能到达月球?

为了实际从地球骑自走车抵达月球,必须建造一根钢制缆绳,很隐晦,地月平均距离是24万英里,这根钢制缆绳的建造成本并不矮,地月体系并非赓续保持静止状态,相逆,它们一向处于运走旋转,并且会自转,这些因素都会转折骑车到达月球的时间。