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理想实验人类如何借助简单机械升空

来源:轻便车 时间:2024/1/20
借助简单机械升空的前置规定:1、不能借助任何动力设备,包括但不仅限于内燃机、电动机、磁力机械、声能机械、热能机械等,也不能使用“障眼法”,比如放置磁铁、有高速气流、化学放热等等手段,更不能使用喷射、吸附等能够对研究主体产生相互作用的装置。2、不能使用热气球、氢气球等利用空气浮力的设备,当然到目前为止,反重力物质还没有发现,如果有,也不能携带;3、本文所研究的“升空”是指研究对象在静风状态下,借助简单机械装备(杠杆、滑轮、齿轮、叶片)由下而上离开地面。由高处向低处滑翔,或者由于非静风状态导致的由低处向高处运动,都不在本文的研究之列。直升机有动力,不能作为简单机械。借助简单机械升空的研究主体和条件:借助简单机械升空的研究主体为人和简单机械的总和,包括滑轮、叶片、连接杆、包裹等等,也就是说,不能人升空了,所依赖所借助的机械还在地上,或者说把简单机械抛弃然后人升空了,这也是不行的。人和简单机械必须一体,必须都要离开地面(当然部件可以异步),并且在升空之前,整个升空的系统都处于静止状态,由人力驱动让整个系统获得能量,从而离开地面,在空中停留的时间不能过短(比如只停留几秒),人和简单机械的整个系统都不可以与地面相互作用获得能量,说白了,地面只是暂时支撑这套系统,能不能飞就看系统本身了。所有的向上的升力必须是人和简单机械这套系统与空气作用产生的。前面都是枚举类型的排他描述,说重点,升力必须是研究对象与空气作用产生。下文为了论述方便,请各位把“人升空”和“人与简单机械整个系统升空”理解为一个意思。借助简单机械升空的物理学依据千百年来,人类都想借助简单机械升空,也就是飞起来,有人使用鸟类的羽毛想成为天使,结果还是鸟人,升不起来,有人通过薄膜、伞状物升空,不过设计不合理,也没升起来。本文将从理论上证明,在不借助动力的情况下,使用简单机械可以离开地面。要使人离开地面,至少需要一个克服重力的升力,达到二力平衡,起步时升力应该大于重力(近似等于),当人离开地面后,我们取人做功最小的值,让升力等于整个系统的重力,这个升力必须是人驱动机械与空气作用的结果,顺便说一句,手掌拍得够快理论上也是可以的,不过这里的够快太脱离实际不予讨论。不能以滑翔机作为我们的简单机械升力的产生-伯努利方程升力的大小我们就按近地的空气进行大概的估计,纬度、湿度等因素都忽略,取百度百科词条所给的表达式:压强等于速度的平方除以1.6,单位是千帕,如果压强单位用帕斯卡,则压强为速度的平方除以。详情可以参见百度百科词条:伯努利方程。我们使用理想化的设计,将薄膜、轮子、皮带设计在系统中,让人用蹬自行车的方式驱动薄膜不断地向下运动,以此产生升力,薄膜在另一侧上升时折叠或收缩,不舔堵不搞破坏,另一种方法,采用张合的伞片,踩着直接上天。情景就这样,接下来我们一步一步反向推导。设置条件的推导过程1、假设人和设备的总重为kg,这时人和设备的重力为G=mg=kg9.8N/kg=N;2、升力等于重力,我们假设向下运动的叶片面积为1m^2,叶片数量为7个(为了好计算)。这时面积总和为7m^2,升力F=PS,这里S为面积,P为压强,P可以求得:P=F/S=G/S=pa(帕斯卡)3、根据伯努利方程,P=v^2/,把P代入,可以求得v=14.97m/s。约为15m/s。4、瞬时功率p=FV=N15m/s=w这时人做功的功率计算出来了,使用发动机当然不成问题,人做功肯定不行,我们用人骑自行车上15度斜坡,不计自行车重力的方式计算。5、人骑自行车上15度斜坡,功率为14.7kw,每秒上升的高度为h=pt/(mg)=15m。这时斜面长度为L=h/sin15^o=57.96m,约等于58m,也就是说,人骑自行车的上15度斜坡速度要等于58米每秒,换算成千米每小时,就是.66km/h。不能以热气球作为我们的简单机械改变成人能承受的速度和功率上面通过一个情景推导出人骑自行车的速度需要为.66km/h,人才能起飞,这个速度显然是无法达到的,我们可否改成20km/h,5km/h?答案是肯定的。在上面推导的第2步中,重力不变则升力不变,我们把面积增大为倍,则薄膜的压强变为原来的1/,薄膜速度变为原来的1/10,瞬时功率也变为原来的1/10,人骑自行车上斜坡的速度也变为原来的1/10,也就是约20km/h。还觉得太大,没关系,面积再大一些,记住这个规律就行:面积增大到原来的N倍,车速降为原来的根号N分之一。懂了吧?换句话说,车速要想再降一半,由20km/h变成10km/h,只需要面积由平方米增大4倍变成平方米就行。人类仅凭己力升空的总结陈词人类借助简单机械升空可以实现,但是难度有点大,在本例中,假设重量为60kg的成年人,携带40kg的简单机械或设备,无任何动力设施,离地升空,需要翼展总面积为平方米的薄膜,拥有骑最轻便自行车(重力不计)上15度斜坡且车速在10km/h或者以上的能力。难度出现在薄膜的面积上,不过以现在的科技能力,设计出来也是可以的,也就是1平方米的层,或者平方米的28层,薄膜上行时竖直下行时平行,超薄设计,40kg平均到层,则每层14.3g,也就是需要1平方米的薄膜重量为14.3克,估计最薄的垃圾袋就可以适用,各位看官,你们觉得可以实现么?

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