刚 体 碰 撞

问题:如果你是刚体,被目前最快的高铁撞会飞多远?—— SoTWild

 

目前正常运行速度最快的高铁是复兴号,速度为 350 km/h,在试车时它也创造了高铁的世界纪录, 605 km/h。我们都来算一算。当然前提是你和高铁都是刚体,否则你和乘客都不好受。


在高中物理选修一中会学到动量守恒的知识,运用这一章的知识可以轻松解决这类问题。只需要两个公式:

(1)动量守恒:

m1v1+m2v2=m1V1+m2V2

(2)动能守恒:

12m1v12+12m2v22=12m1V12+12m2V22

设高铁速度为 v1 ,质量为 m1 ,碰撞后质量为 V1 ,人质量为 m2 ,碰撞后速度为 V2 ,碰撞前速度为 0

人的质量就算 50kg 好了,经过搜索,复兴号整车质量差不多为 500t ,带入可得:

500000v1=500000V1+50V2
500000v12=500000V12+50V22

因为 v1 是已知的,所以这是一个二元二次联立方程组,所幸前一个是一次的,就不难解了。

被正常运行的复兴号撞时,v1 差不多是 100 m/s

解得 V1100 m/sV2200 m/s

如果你能想办法参与试车,并趁人不备跳上铁轨, v1 差不多是 170 m/s

解得 V1170 m/sV2340 m/s

显然高铁速度不会因你改变,显然这是一物体速度为零时的某种特殊情况,但因为没学,我不会这种技巧。

有趣的是你差不多超音速了,这可能会对附近居民造成困扰

水平撞击会如何?

如果你蹲在铁轨上,你会被水平击飞,这绝非什么刺激的体验,以这样的速度摩擦铁轨......等等,撞这么一下是不会活下来的。

那么如果飞起来呢?

因为复兴号的车头是有一定角度的,所以只要你稍稍跳起,你可以被撞到空中,而不是擦铁轨。

将得到的速度分解(其实这么做可能不太正确,但斜面撞击物体的情况辅导书上没有),就可以计算你能飞多高,多远。

普通复兴号:

水平速度 173 m/s

垂直速度 100 m/s

用必修一知识可以解决这个问题,你能10s ,飞 1.7km ,这可比高铁快多了(doge

试车时:

水平速度 170 m/s

垂直速度 300 m/s

可以17s ,飞 5km

最有趣的是,碰撞后高铁速度不受影响,所以还可以再撞,再撞。

能不能再离谱一点?

可以。试试撞人类创造出的速度最快的东西

速度最快的人造物是一块井盖。它本来位于美国的洛斯阿拉莫斯国家实验室,在一次地下核试验中,由于当量计算错误,核弹的威力多了 100 倍,这个井盖被炸飞,摄像机只拍到一帧它的画面,也就是说它的速度至少为 66 km/s

我们来试试:

通过计算,你的速度将达到约 136 km/s 。好像,也就那样,不比这井盖强多少。