“钢铁侠”飞行背后的物理原理是啥?

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北京时间6月21日消息,美国特效工程师、著名节目《流言终结者》主持人亚当·萨维奇尝试打造了一款真实的钢铁侠战衣,后后真的可不时要飞行。

他用钛制作了钢铁侠战衣的各个部件,后后加进去去Gravity Industries公司打造的喷射引擎,使其成为一款可不时要飞的战衣,战衣上安装了多个小型喷射引擎,提供足以让一有有4当事人飞起来的推力。

但普通人能穿着这套战衣飞起来吗?答案是有后后,但仅仅是“有后后”而已。

理查德·布朗宁成为了这套战衣的“驾驶员”,如在现实世界中见到一位飞翔的“钢铁侠”,这景象果然有如史诗一般。

但这套飞行战衣怎样才能才能控制呢?

战衣背部装有一有有几块主喷射引擎,一块儿双臂各有有几块多较小的喷射引擎,这就意味着着,穿戴者只时要改变胳膊位置,就能对战衣进行控制了,甚至不时要调整喷射推力,四种 设计还蛮酷的。

看多了炫酷的战衣飞行,亲戚亲戚大伙想从物理宅的厚度来讨论讨论,怎样才能放置胳膊还可不还里能做出不同的飞行动作,这后后关乎到你可不时要飞起来又快有帅~

悬停和垂直运动

刚开始英文英文了了时,穿戴者应将双臂伸出,并保持在一定厚度。后后一来,人体大致受到十个 力:有向下的引力,还有由手中的喷射引擎提供的向上(稍微带四种 厚度)的力。此外,双臂的喷射引擎有的是提供有有几块倾斜的力。下图为战衣所处悬停(静止离地)情況时的复杂版受力图。

等一下,在进一步讨论哪些力完后 ,亲戚亲戚大伙先来过一遍四种 基本的物理知识。首先是引力,在受力图上标为mg,其中m为穿戴者的质量,g是引力常数,在地球皮层 ,引力常数约等于每千克9.8牛。

力究竟哪些作用呢?最基本的力与运动关系指出,作用于一有有几块物体的总向量力(合力)与该物体的加传输数率成正比,也后后说,穿戴者要想悬停在半空中,受到的合力时只是零,若合力方向朝上,穿戴者就会加速向上运动。

既然要用到合力,先给亲戚亲戚大伙看一下合力的等式:

而关于四种 等式,有几点时要说明。变量顶端的箭头代表它们为向量,即所含多个信息的变量,比如说,哪些变量既可不时要表示力的大小,还可不时要表示力的方向。

等式中的mg为哪些是正的、而有的是负的呢?这是一有有几块学生常犯的错误。这是后后引力常数的矢量方向四种 生活后后朝下的,四种 信息后后所含在四种 矢量中了,后后不时要再给它加进去去一有有几块负号,后后整个等式就乱了套了。

0顶端的箭头又是怎莫办呢?这我我觉得是零向量,和普通的零从不一样。零向量是所处各个方向上大小都为零的力,即在x轴、y轴和z轴上都为零,零向量非常重要,但大多数入门级教科书都对其避而不谈。

但后后不改变喷射推力,怎样才能还可不还里能从悬停情況变成加速向上呢?关键就在于双臂的喷射厚度。假设穿戴者目前所处悬停情況,不还可不还里能其y轴上的合力必然为零。这里要注意的是,当亲戚亲戚大伙讨论力的分解时,在各个轴上的分解力有的是一维的、并有的是向量,后后在悬停情況下,y轴方向上有有几块多力,除了背部的推力和引力之外,还有从双臂喷射推力分解出的垂直方向上的推力。单臂受力图的分解如下图所示。

任何向量力都可不时要分解为几块不同的力。亲戚亲戚大伙可不时要将一有有几块力沿x轴和y轴进行分解(在现实生活中还可不时要加进去去z轴),后后x轴和y轴相互垂直,分解出的有有几块力便构成了一有有几块直角三角形,为啥给给你用中学所学的三角函数计算出这有有几块分力的大小,结果取决于喷射引擎的推力厚度。

四种 点有点要。后后一来,你就知道怎样才能还可不还里能加速向上飞行了:时要更多垂直方向上的推力。不时要对喷射引擎四种 生活做任何改变,只时要将双臂更贴近身体就行。后后一来,两侧的力与垂直方向的夹角就会缩小,y轴上的分力就会变大,身体向上的总合力也会随之增加,使你加速向上运动。

四种 动作有的是改变x轴上的分力,使之减小,但这没关系,后后两条胳膊在x轴上的分力可不时要相互抵消,只是双臂一块儿做四种 动作,就没哪些间题。

向前运动

不还可不还里能我想要一直 悬停在空中。

只是你是钢铁侠,你肯定也想到处飞来飞去对不对?要想加速向前运动,你时要将里装双手上的喷射引擎朝向后方——只时要四种 点就可不时要了,幅度不必不多,甚至让双臂竖直垂下也可不时要给你向前飞。下图是钢铁侠侧面的受力图。

这里要注意的是,图中不还可不还里能一有有几块向前的分力,由手中的喷射引擎提供。只是双臂的喷射引擎不还可不还里能指向后方,四种 分力后后唯一给你向前滑行的力,后后不还可不还里能其它力,穿戴者就会维持四种 姿势、不断向前加速。

一旦达到了你我想要的传输数率,你就可不时要把胳膊放回悬停时的位置,后后传输数率就不必继续增加了。匀速运动时从不时要非零合力,不还可不还里能滑行时才时要,另外,只是空气阻力很大话语,你受到的力也会稍有变化。

在加速过程中,你后后不得不调整一下胳膊的姿势。为啥给你把胳膊向后伸、身体向前倾,就会改变垂直方向上的分力,没关系,只是把胳膊贴近身体,垂直向上的分力就会随之增加,弥补刚才的变化。

那后后想转圈圈、后后侧着身体飞行呢?朝侧面运动和向上运动一样,只是在该方向上的合力不为零,就可不时要朝你我想要的方向飞去了,后后想停下来,只是在反方向加进去去一有有几块力,便可顺利滑行。

而后后想做旋转运动,就得考虑一下在扭转方向上的合力,但切勿操之过急,一定要慢慢来。等你掌握了悬停技巧完后 ,再尝试旋转吧。

看多这里,有不还可不还里能我我觉得好像回到了高中令人眩晕的物理课堂,还是直接等着这套“钢铁侠”的战衣能真正买到的完后 ,买一套来玩玩好了~