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V2EX  ›  奇思妙想

人类在多大的重力加速度下跑步最快?

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  •   RtIHZ · 2020-04-01 08:25:42 +08:00 · 4800 次点击
    这是一个创建于 788 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    把问题抽象为博尔特跑 100 米——在多大的重力加速度下,博尔特跑完 100 米的用时最短?

    37 条回复    2020-05-05 00:21:10 +08:00
    myEzekiel
        1
    myEzekiel  
       2020-04-01 08:32:10 +08:00
    要考虑的因素很多
    lianyue
        2
    lianyue  
       2020-04-01 08:39:26 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    无重力 腿一蹬 上天了可以
    RtIHZ
        3
    RtIHZ  
    OP
       2020-04-01 08:39:59 +08:00
    @lianyue 无重力 100 米显然比在地球慢
    hjdtl
        4
    hjdtl  
       2020-04-01 08:45:12 +08:00
    无重力
    delectate
        5
    delectate  
       2020-04-01 08:49:25 +08:00
    楼上的是不是都傻了?无重力=没有摩擦力,别说跑了,就是爬都做不到。

    如果真到想破纪录,1 倍重力+-5%,增加脚底的摩擦力; 20~25%空气阻力差不多。空气阻力是 0 (全真空)血管会受不了,而且也不能散热了。
    superrichman
        6
    superrichman  
       2020-04-01 08:54:35 +08:00 via iPhone
    @RtIHZ 无重力应该是最快的,只要在最开始用尽全力蹬一脚,后面就能一直维持高速。有重力就会有阻力,运动过程会减速。
    listenerri
        7
    listenerri  
       2020-04-01 08:56:26 +08:00
    所以无重力情况下就看爆发力了?
    lihongming
        8
    lihongming  
       2020-04-01 08:58:01 +08:00 via iPhone
    所以你们以为阻碍运动员前进的是重力?

    如果你认识练短跑的人,他会告诉你跑步时最累的是腹肌,因为要克服空气阻力。

    这也是为什么顶级短跑运动员都在一个最佳身高区间内,太矮了腿不够长,太高了空气阻力太大。
    kisshere
        9
    kisshere  
       2020-04-01 08:59:45 +08:00
    @delectate 楼主又没有说是往前跑,往上跑不行吗?
    delectate
        10
    delectate  
       2020-04-01 09:07:20 +08:00   ❤️ 8
    @kisshere 你这么能抬杠,你咋不上天呢?
    wdy3334
        11
    wdy3334  
       2020-04-01 09:08:50 +08:00 via iPhone
    @delectate 重力和摩擦力不是对等的
    wdy3334
        12
    wdy3334  
       2020-04-01 09:11:44 +08:00 via iPhone
    @wdy3334 只有在特定情况下,重力才等于摩擦力
    dxgfalcongbit
        13
    dxgfalcongbit  
       2020-04-01 09:16:05 +08:00
    @wdy3334 这帖子里好像没人说重力等于摩擦力吧?
    wdy3334
        14
    wdy3334  
       2020-04-01 09:19:01 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    @dxgfalcongbit 5 楼,无重力等于没有摩擦力,是我看错了,这也是不对的
    xinyusir
        15
    xinyusir  
       2020-04-01 09:20:25 +08:00 via iPhone
    最近有小朋友问我说人在多大的重力加速度下跑步最快....
    jinsongzhao
        16
    jinsongzhao  
       2020-04-01 09:21:31 +08:00 via Android
    去掉标准百米起跑的脚蹬,肯定慢,都有脚蹬不好说,要计算一下吧,反正出发速度持续到结束,长跑是肯定胜出
    delectate
        17
    delectate  
       2020-04-01 09:30:18 +08:00
    跑步,定义为“是指陆生动物使用足部移动。它在运动上的定义是一种步伐,双脚不会同一时间踫到地面。它亦可以是一种有氧的运动或厌氧的运动。 ”

    也就是说除了水平方向的运动,任何 z 轴的都不算跑步(原地起跳能算吗?)。
    此处狭义的定义为两足交替运动向前奔跑为跑步。那么根据 F=ma 来看,质量越小,力量越大,从而加速度越大,速度越快。
    虽然没有人刻意提及力量训练,但是力量训练是必须的。此处就按下不表了,以最理想的模型计算,每个人的初始力量、体重、跑步姿势等是完全等同的。剩下的只考虑重力和阻力。

    重力太大,会导致肌肉负荷过高,不利于发挥;重力太低,会导致脚下摩擦力急剧减少,就像在冰面走路,你敢跑步吗?摔倒都是轻的。
    所以,正常的 1g 才符合日常认知,因为人的身体已经适应了这个环境,骨骼肌甚至已经优化到了这个重力下的最佳状态。至于有的人说 0 重力,那完全是文盲表现。且不论没有摩擦力根本跑不起来,就算用蹲踞式起跑器,力的方向你也很难掌控,难道靠放屁改变姿态?更何况根本没有那么强的爆发力。即便有,骨骼也会先一步折断。

    至于说 0 空气阻力,如果有保护,那么也许可以(但是又会妨碍运动)。可是没有保护的情况下,几秒钟十年血液就会沸腾,结膜会充血,脑组织会膨胀,别说跑跑步了,进去就是死路一条。
    所以 20%bar 的压力,可以保证空气阻力最低,散热效果一般(毕竟短跑)。
    也就是说,弄一个低真空度的管道,就差不多了。
    dinjufen
        18
    dinjufen  
       2020-04-01 09:39:35 +08:00
    @xinyusir 可以跟李永乐老师提一提😁
    TUTOO
        19
    TUTOO  
       2020-04-01 09:44:33 +08:00
    @delectate 肛一下,都没有重力了,还存在水平方向吗?都没有上下左右之分了
    wangkun025
        20
    wangkun025  
       2020-04-01 10:07:47 +08:00
    要考虑摩擦力吧。
    cmdOptionKana
        21
    cmdOptionKana  
       2020-04-01 10:25:30 +08:00
    @TUTOO 正规的人类跑步比赛,都有终点线,快慢的标准是谁先冲线,终点线设在跑道上,你向上冲算你不违规,但你永远无法冲线。
    love
        22
    love  
       2020-04-01 10:28:41 +08:00 via Android
    无重力都往上飘了,后面都登不到地面再加速了
    Yiki
        23
    Yiki  
       2020-04-01 10:32:13 +08:00
    天,这里开始讨论物理了
    藏龙卧虎啊……
    RtIHZ
        24
    RtIHZ  
    OP
       2020-04-01 10:35:13 +08:00
    tigerstudent
        25
    tigerstudent  
       2020-04-01 10:57:46 +08:00 via Android
    无重力下就没有跑步了吧,相当于在空中游泳了
    hjdtl
        26
    hjdtl  
       2020-04-01 12:50:01 +08:00   ❤️ 1
    根据标题,我觉得无重力没问题。那个一开口就傻子,文盲的,可能很有文化,但是真的没素质。block 了🐸
    optional
        27
    optional  
       2020-04-01 16:06:57 +08:00
    @superrichman 全力蹬一脚并不能使你达到最高速度
    wangxiaoaer
        28
    wangxiaoaer  
       2020-04-01 16:13:25 +08:00
    @lianyue #2 1 秒上天,在天空飘 20 秒再落地。
    lysS
        29
    lysS  
       2020-04-01 16:43:58 +08:00
    @superrichman 你那叫跑吗?
    KimJun
        30
    KimJun  
       2020-04-01 19:02:10 +08:00
    9.8
    OfficialYoungX
        31
    OfficialYoungX  
       2020-04-02 09:49:20 +08:00
    这明显是有个最大值的呀。大脑实验一下,假设重力趋向于无穷,那么你可能连第一步都没办法跑起来;另一方面,如果重力趋向于 0,那么你的 x 轴速度完全取决于你蹬的第一脚(这速度能有多大?)。所以肯定是存在一个不大不小的重力,能让腾空时间和加速频率达到一个最完美的组合。
    RtIHZ
        32
    RtIHZ  
    OP
       2020-04-02 09:54:23 +08:00
    @OfficialYoungX 这不就是我的问题吗
    imlinhanchao
        33
    imlinhanchao  
       2020-04-02 13:48:54 +08:00
    这里包含几个条件,不仅仅在于重力加速度。我用我有限的物理知识画了个图。无重力之所以不可行,在于人在对地面施力时会受到地面的反作用力,这个力如果大于重力,人就会飘起来。那么后续的加速度就无从谈起了。

    因此我们就可以得到图里的公式了。a = 加速度,F 人 = 人的施力,m = 质量,g = 重力加速度,θ = 施力方向角度,μ = 地面与脚的摩擦系数。那么现在就是解方程的问题了,看看多少的 g 会使得 a 最大。这应该是个微积分问题吧。我,不会

    https://i.loli.net/2020/04/02/WoKLdPZ5OckMN3a.png
    uxff
        34
    uxff  
       2020-04-02 17:39:01 +08:00
    我觉得不是单纯的摩擦系数问题。
    几百万年来人类已经非常适应了当前的重力加速度。如果你调高或者调低了重力加速度,你的心脏和血管承受的压力会有变化,你的肌肉爆发时候的化学反应速度也会有变化,这种变化在短期内可能能适应,但是 10 秒以上,1 分钟以上,可能会对人体的心脏或者血管造成永久性损伤。
    你的心脏生长的时候从来没考虑过重力加速度参数会变化,
    当前的重量加速度在你的 DNA 中是常量!

    不考虑上面的,那就是摩擦力问题,摩檫力转换为前行动力的效率问题。
    810244966
        35
    810244966  
       2020-04-03 10:29:39 +08:00 via Android
    我感觉我每次短跑时候,跑着跑着就飘了,腿使不上劲了
    OfficialYoungX
        36
    OfficialYoungX  
       2020-04-08 18:18:20 +08:00   ❤️ 1
    @RtIHZ 我回复的是,某些认为没有重力是最快的那个观点: P
    fensou
        37
    fensou  
       2020-05-05 00:21:10 +08:00 via iPhone
    无重力绝对可行。主要把握角度,越平行地面越早到终点线。起跑器的运用技巧和弹射力都是关键啊
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