做到像哪吒一样踢毽子能把对方拍到墙上需要多大力量?

哪吒一脚的力量高达 2400 万吨,相当于 240 艘航母。 毽子速度接近第三宇宙速度的 18 倍,可轻松飞出银河系,在本星系群遨游。 以下是分析和计算过程: 我们容易注意到,哪吒踢毽子把人陷入墙体,主要分成五个受力过程: 哪吒踢飞毽子毽子空中飞行毽子撞击人体人体空中飞行人体陷入墙体 我们通过逆推法来一一分析。 人体陷入墙体的过程 哪吒踢出的毽子,能一脚把爸妈陷入墙体。 从饺子导演所画的 42 亿海报可以看出,他们陷入的是砖墙。 砖的抗压强度为 10-30 MPa,抗冲击强度约 2MPa 左右,一般墙体内部都会加固,墙的力学属性通常能与砖相当。 显然这里是高速冲击,所以用后者。 我们假设身体平均陷入一半(深度 ),才能嵌入墙体。而且,嵌入过程,是一个理想的减速过程。 李靖作为古代武将,魁梧有力。 体重取 ,密度 ,体积 。 依据能量守恒有: 哟~ 这关系式竟然颇为优美简洁。 从这个关系式,也可以看出。 无论哪吒踢的是什么东西,这个东西是否嵌入强度固定的墙体,都只和速度、密度有关。 带入前面的数据,我们得到了李靖的水平飞翔速度为: 也即 161km/h。 超过高速限速,而且已经相当于动车速度下限了。 李靖的速度竟然达到这么大,的确是“飞”起来了。 人体空中飞行的过程 哪吒和父母玩耍时,距离墙壁颇远。 古代大四合院的宽度可以达到 30m 左右,我们不妨假设,他们相距 5m 踢毽子,各自距离墙壁都是 10m 左右。 人体高速飞行时会受到显著的阻力影响。 空气阻力: 为空气阻力系数,人体近似为圆柱时,风阻系数约为 0.5。为空气密度,取值 1.293kg/m³。为人体风阻横截面积,取值 1m^2。为速度,设初速度为 ,撞墙前速度为 。 我们知道了李靖撞墙前的水平速度是 141.42m/s,我们进一步来计算他被毽子撞飞时的水平速度。 带入相关数据,得到: 我们此时求得的仅仅只是李靖的水平速度。 李靖从地面起飞,撞击在墙上的过程,是一个抛物线过程。 所以,他还受到一个向上的速度。 当然,李靖飞行的抛物线高度,远远比这低很多 当不考虑其他条件,李靖在空中撞击墙壁,可能是抛物线顶点前后的任意位置。 我们先来看看李靖整个过程飞行的时间是多少。 从前面的微积分,我们容易看出: 我们假设李靖撞击墙壁的高度,距离地面 1m。当只有重力做功时,1m 需要 0.3s 左右,这个时间大于李靖的飞行时间,所以李靖只能是飞行向上的时候撞击到了墙壁上(抛物线前半段)。 所以,容易求得李靖的垂直速度。 最终我们求得李靖的真正初速度为: 毽子撞击人体的过程 接下来,我们来看看毽子的速度有多少。 毽子的重量在 13~15g,也即 0.015kg。 毽子与人体相撞,然后一起飞行,有基本的动量守恒。 可得毽子的速度为: 这个速度达到 250km/s。 多么惊人的速度! 第三宇宙速度(飞出太阳系)也才 16.7km/s。 第四宇宙速度(飞出银河系)一般认为 120km/s 左右,依旧远远不及这个速度。 第五宇宙速度(飞出本星系群)一般认为 2000km/s 左右。 银河系围绕本星系群公转速度大约 600km/s。 也就是说哪吒踢出的这个毽子,在太空中可以轻松穿越银河系,甚至同时穿越临近的仙女座星系,飞入更广袤的本星系群。 毽子空中飞行的过程 这么快的速度,哪吒踢出的毽子运动轨迹,已经可以近似看做直线。且飞行方向与水平面的夹角,与李靖飞行轨迹是相当的。 哪吒(左边竖线)与李靖(右边竖线)踢毽示意图 哪吒和李靖相距 5m 时,毽子上飞高度是: 我们假设哪吒轻轻跳跃,踢飞毽子的高度是 0.4m,李靖防守时略微下蹲,重心高度 1m,那么则正好符合计算结果(0.4+0.6=1)。 毽子在空气中以数百公里每秒的速度飞行,产生的风阻加速度远远高于重力加速度,因此计算过程重力加速度可以直接忽略。 通过三角函数关系,我们很容易得到毽子飞行的总距离为: 我们再次利用前面分析出来的风阻下的速度公式,进一步计算毽子的初速度。 比起人体的形状,毽子的风阻系数比较大,即便我们考虑高风速下羽毛全部丢失(或在后部压缩),风阻系数也应当取值 1 左右。 不同材料横截面的风阻系数 高速飞行时,主要由金属圆片提供风阻面积,金属圆片的面积大约 10cm^2,也即 0.001m^2。 带入前面的关系式,求得毽子初速度: 也即超过 300km/s,接近第三宇宙速度的 18 倍。 当然,由于毽子初速度也没大多少,因此依旧是绕本星系群旋转,无法飞出去。 哪吒踢飞毽子的过程 和母亲对比,可以看出哪吒的高度不及母亲的一半,不足 1m。 动画比例大约相当于 3 岁儿童的身高。 踢毽子的过程,对毽子的有效做功距离,完全被腿的长度所限制。 预估哪吒踢毽子时对毽子的最大做功距离,不超过 20cm,也即 0.2m。 那么踢出时,毽子受到的平均作用力为: 也即 36 万吨,相当于 3.6 艘航母的重量。 然而,这个惊人的数据,仅仅只是毽子的受力,还不是哪吒的真正腿部力量。 因为在超高速状态下,毽子踢飞已经不是一个弹性形变的过程,而是一个被加速推动的过程。 所以,哪吒踢出毽子时,腿部的加速度和毽子的加速度是相同的。 相当于重力加速度的 240 多亿倍。 哪吒是幼童摸样,即便腿部有效加速的质量仅仅按照 1kg 来算,他的腿部力量都高达: 也即相当于 2400 万吨的力量,相当于 240 艘航母。 动画中,哪吒妈妈也是有修为的武将。父母、哪吒、以及毽子的材料强度,都不能用普通物质来考虑。毕竟普通材料的毽子,那么高的速度下,一瞬间就被空气摩擦的热量融掉了。 当然,如果哪吒一家的重量随着材料强度的增加而增加,那么他的恐怖力量还会指数级的增加。 在那样的情况下,唯一的合理解释,只能是这个: 哪吒的乾坤圈和混天绫分别是什么材质的? 查看知乎讨论

做到像哪吒一样踢毽子能把对方拍到墙上需要多大力量?
头图

哪吒一脚的力量高达 2400 万吨,相当于 240 艘航母。

毽子速度接近第三宇宙速度的 18 倍,可轻松飞出银河系,在本星系群遨游。

以下是分析和计算过程:

我们容易注意到,哪吒踢毽子把人陷入墙体,主要分成五个受力过程:

哪吒踢飞毽子
毽子空中飞行
毽子撞击人体
人体空中飞行
人体陷入墙体

我们通过逆推法来一一分析。

人体陷入墙体的过程

哪吒踢出的毽子,能一脚把爸妈陷入墙体。

从饺子导演所画的 42 亿海报可以看出,他们陷入的是砖墙。

砖的抗压强度为 10-30 MPa,抗冲击强度约 2MPa 左右,一般墙体内部都会加固,墙的力学属性通常能与砖相当。

显然这里是高速冲击,所以用后者。

我们假设身体平均陷入一半(深度

),才能嵌入墙体。而且,嵌入过程,是一个理想的减速过程。

李靖作为古代武将,魁梧有力。

体重取

,密度

,体积

依据能量守恒有:

哟~

这关系式竟然颇为优美简洁。

从这个关系式,也可以看出。

无论哪吒踢的是什么东西,这个东西是否嵌入强度固定的墙体,都只和速度、密度有关。

带入前面的数据,我们得到了李靖的水平飞翔速度为:

也即 161km/h。

超过高速限速,而且已经相当于动车速度下限了。

李靖的速度竟然达到这么大,的确是“飞”起来了。

人体空中飞行的过程

哪吒和父母玩耍时,距离墙壁颇远。

古代大四合院的宽度可以达到 30m 左右,我们不妨假设,他们相距 5m 踢毽子,各自距离墙壁都是 10m 左右。

人体高速飞行时会受到显著的阻力影响。

空气阻力:

为空气阻力系数,人体近似为圆柱时,风阻系数约为 0.5。
为空气密度,取值 1.293kg/m³。
为人体风阻横截面积,取值 1m^2。
为速度,设初速度为 ,撞墙前速度为

我们知道了李靖撞墙前的水平速度是 141.42m/s,我们进一步来计算他被毽子撞飞时的水平速度。

带入相关数据,得到:

我们此时求得的仅仅只是李靖的水平速度。

李靖从地面起飞,撞击在墙上的过程,是一个抛物线过程。

所以,他还受到一个向上的速度。

当然,李靖飞行的抛物线高度,远远比这低很多

当不考虑其他条件,李靖在空中撞击墙壁,可能是抛物线顶点前后的任意位置。

我们先来看看李靖整个过程飞行的时间是多少。

从前面的微积分,我们容易看出:

我们假设李靖撞击墙壁的高度,距离地面 1m。当只有重力做功时,1m 需要 0.3s 左右,这个时间大于李靖的飞行时间,所以李靖只能是飞行向上的时候撞击到了墙壁上(抛物线前半段)。

所以,容易求得李靖的垂直速度。

最终我们求得李靖的真正初速度为:

毽子撞击人体的过程

接下来,我们来看看毽子的速度有多少。

毽子的重量在 13~15g,也即 0.015kg。

毽子与人体相撞,然后一起飞行,有基本的动量守恒。

可得毽子的速度为:

这个速度达到 250km/s。

多么惊人的速度!

第三宇宙速度(飞出太阳系)也才 16.7km/s。

第四宇宙速度(飞出银河系)一般认为 120km/s 左右,依旧远远不及这个速度。

第五宇宙速度(飞出本星系群)一般认为 2000km/s 左右。

银河系围绕本星系群公转速度大约 600km/s。

也就是说哪吒踢出的这个毽子,在太空中可以轻松穿越银河系,甚至同时穿越临近的仙女座星系,飞入更广袤的本星系群。

毽子空中飞行的过程

这么快的速度,哪吒踢出的毽子运动轨迹,已经可以近似看做直线。且飞行方向与水平面的夹角,与李靖飞行轨迹是相当的。

哪吒(左边竖线)与李靖(右边竖线)踢毽示意图

哪吒和李靖相距 5m 时,毽子上飞高度是:

我们假设哪吒轻轻跳跃,踢飞毽子的高度是 0.4m,李靖防守时略微下蹲,重心高度 1m,那么则正好符合计算结果(0.4+0.6=1)。

毽子在空气中以数百公里每秒的速度飞行,产生的风阻加速度远远高于重力加速度,因此计算过程重力加速度可以直接忽略。

通过三角函数关系,我们很容易得到毽子飞行的总距离为:

我们再次利用前面分析出来的风阻下的速度公式,进一步计算毽子的初速度。

比起人体的形状,毽子的风阻系数比较大,即便我们考虑高风速下羽毛全部丢失(或在后部压缩),风阻系数也应当取值 1 左右。

不同材料横截面的风阻系数

高速飞行时,主要由金属圆片提供风阻面积,金属圆片的面积大约 10cm^2,也即 0.001m^2。

带入前面的关系式,求得毽子初速度:

也即超过 300km/s,接近第三宇宙速度的 18 倍。

当然,由于毽子初速度也没大多少,因此依旧是绕本星系群旋转,无法飞出去。

哪吒踢飞毽子的过程

和母亲对比,可以看出哪吒的高度不及母亲的一半,不足 1m。

动画比例大约相当于 3 岁儿童的身高。

踢毽子的过程,对毽子的有效做功距离,完全被腿的长度所限制。

预估哪吒踢毽子时对毽子的最大做功距离,不超过 20cm,也即 0.2m。

那么踢出时,毽子受到的平均作用力为:

也即 36 万吨,相当于 3.6 艘航母的重量。

然而,这个惊人的数据,仅仅只是毽子的受力,还不是哪吒的真正腿部力量。

因为在超高速状态下,毽子踢飞已经不是一个弹性形变的过程,而是一个被加速推动的过程。

所以,哪吒踢出毽子时,腿部的加速度和毽子的加速度是相同的。

相当于重力加速度的 240 多亿倍。

哪吒是幼童摸样,即便腿部有效加速的质量仅仅按照 1kg 来算,他的腿部力量都高达:

也即相当于 2400 万吨的力量,相当于 240 艘航母。

动画中,哪吒妈妈也是有修为的武将。父母、哪吒、以及毽子的材料强度,都不能用普通物质来考虑。毕竟普通材料的毽子,那么高的速度下,一瞬间就被空气摩擦的热量融掉了。

当然,如果哪吒一家的重量随着材料强度的增加而增加,那么他的恐怖力量还会指数级的增加。

在那样的情况下,唯一的合理解释,只能是这个:

哪吒的乾坤圈和混天绫分别是什么材质的?