分类: 世说新语·非荒诞 |
《射雕英雄传》第三十七回,欧阳锋被黄蓉设计骗上一座雪山,随即撤掉上山时搭设的羊梯。那座雪山高耸入云,极陡极滑,再高明的壁虎游墙功也无济于事,欧阳锋困在峰顶下不来了。
到了第四天,天空又飘下鹅毛大雪,黄蓉与郭靖都以为欧阳锋必定会冻饿而死,哪知道欧阳锋突然从峰顶跳了下来:
只见他并非笔直下堕,身子在空中飘飘荡荡,就似风筝一般。靖、蓉二人惊诧万分,心想从这千丈高峰落下,不跌到粉身碎骨才怪,可是他下降之势怎的如此缓慢,难道老毒物当真还会妖法不成?片刻之间,欧阳锋又落下一程,二人这才看清,只见他全身赤裸,头顶缚着两个大圆球一骰之物。黄蓉心念一转,已明其理,连叫:“可惜!”
千丈高的雪山,距地面足有3000米(1丈等于3米),如果欧阳锋在重力吸引下作自由落体运动,落地速度必然很大。有多大呢?算一算就知道了。
根据自由落体运动公式,物体落地时的末速度等于重力加速度与下落时间的乘积,而下落时间则等于两倍的下落距离除以重力加速度然后再开平方。重力加速度取9.8米每秒平方,下落距离是3000米,求出下落时间为24.7秒,进而求出落地末速度为每秒242米。这个速度基本接近奥运会上10米气步枪射出的子弹,比用诸葛连弩发射出的铁箭都要快,如果欧阳锋照此速度落地,他一定会将冻得铁硬的地面砸出一个深达数米的大洞,他的身体也一定会摔得四分五裂,遍地都是,只能用洛阳铲和吸尘器来收尸。
不过地球上任何一种物体的下落都不会是纯粹的自由落体,因为地球上有空气,而空气有阻力。当物体的下落速度越来越快时,空气对它的阻力也会越来越大,只要下落的距离足够长,最终阻力总会与重力持平,将自由落体的加速运动变成一种匀速运动。换句话说,物体从高空下落时的速度并不会无限增加,总会有一个极限,一旦达到这个极限,速度就恒定了。
有些读者朋友玩过高空跳伞,穿着防护设备从五六千米的高空跃下,刚开始并不需要打开降落伞。下落速度越来越快,越来越快,但由于空气阻力在不断抵消地心引力,下落的加速度会越来越小。大约经过二十秒左右的时间,加速度归零,人体在匀速下落,假如不是特别紧张的话,将会感受到来自空气的浮力自下而上托着你,有一种脚踩祥云白日飞升的翱翔感。
空气的浮力也属于电磁力。根据流体力学中的空气阻力计算公式,欧阳锋跳下后受到的浮力等于空气密度、风阻系数、迎风面积、下落速度的平方等四个物理量的乘积再除以二。再根据高空跳伞的经验数据,没有打开降落伞时的风阻系数取0.83,空气密度取1.10,迎风面积取0.3平方米,下落速度取80米每秒,此时欧阳锋受到的浮力约为880牛顿,基本上可以抵消地球对他的引力,使他可以按照80米每秒左右的速度匀速下落,而不会继续加速。
80米每秒也是一个惊人的速度,欧阳锋落地还是会摔成肉馅儿。怎样做才能逃过这一劫呢?欧阳锋的聪明才智派上了用场:他在雪山上脱得一丝不挂,用上衣和裤子做了一个简易的降落伞,增大了风阻系数和迎风面积,进而增大了空气浮力。
欧阳锋的简易降落伞当然无法跟专业降落伞相比,其迎风面积最大不超过1平方米,风阻系数最大不超过1.2(专业降落伞的风阻系数可以达到2.5以上),空气浮力大约是自由下落时的5倍,最后将以16米每秒的速度砸向地面,相当于被一列提速以后的超级动车迎头撞击,依然难逃一死。
那么欧阳锋摔死没有呢?当然没有:
只见他在半空腰间一挺,扑向城头的一面大旗。此时西北风正厉,将那大旗自西至东张得笔挺。欧阳锋左手前探,己抓住了旗角,就这么稍一借力,那大旗已中裂为二。欧阳锋一个筋斗,双脚勾住旗杆,直滑下来,消失在城墙之后。
欧阳锋之所以没死,一是在落地前借助了大旗的弹力,来了一个小小的缓冲,二是因为他身处武侠世界,用绝顶轻功创造出一个低重力环境。减小了的重力加速度,再加上简易降落伞带来的浮力,使他得以低速着陆。
我们屡次提到欧阳峰创造低重力环境,实际上,重力只能改变,不能凭空创造。
重力属于万有引力,万有引力与质量的乘积成正比,与距离的平方成反比。所以呢,为了减轻一个物体所受的重力,你要么减轻它的质量,要么抬升它的高度。
假设欧阳锋努力减肥,从70公斤减到60公斤,他在地面上的重力会从686牛顿减到588牛顿(这里取重力常数为9.8),减轻了14%。
再假设欧阳锋乘坐火箭飞升到10万米高空,增加了与地球之间的距离,那里的重力肯定比在地面上小。究竟能小多少呢?用地球半径(地表到地心的平均距离,一般取637万米)的平方除以地球半径与火箭高度之和的平方,得数是0.97,说明欧阳锋在10万米高空受到的重力是地面重力的97%。
辛辛苦苦飞到10万米那么高,重力只减轻3%,还不如减掉几公斤赘肉的效果好,可见减肥对一个修炼轻功的人来说有多么重要。《碧血剑》中有一位坐地分赃的大盗褚红柳,“他身材肥胖,素不习练轻功,自来以稳补快,以狠代巧。”你看,胖子练轻功不占优势。
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