如果把一個人用繩子綁起來然後連在汽車尾部,那麼汽車速度得多快人才能與地面平行?

繁華落盡的花


嚴格來講,人與地平行,幾乎是不可能的。不過,這個問題還是比較有意思的,所以我們一起來討論一下。


1、受力分析

如上圖,一輛小汽車拖著葫蘆娃在向左行駛。以葫蘆娃為研究對象,其受力圖如下。有重力,支撐力、摩擦力、牽引力、阻力等等。

2、葫蘆娃飄起來的條件

根據受力圖,臨界狀態下,地面支撐力為零的時候,人就開始飄起來了。而此時,失去了地面支撐力,地面摩擦力也就不存在了。因此,受力圖可以簡化如下。

當前進速度較小的時候,空氣阻力幾乎忽略,此時,牽引力的大小就可以根據重力來求解。根據平衡關係,可得:牽引力與水平線夾角越小,牽引力就越大。

3、葫蘆娃真能水平?——很難

速度小的時候,空氣阻力可以忽略。當車速越來越快的時候,空氣阻力也就越來越明顯。這時候,人就真正的飛起來了。如下圖所示。

根據受力平衡,此時的葫蘆娃是無論如何都無法水平的。假如葫蘆娃水平(牽引力水平),就缺少了平衡重力的向上的力,此時,葫蘆娃是不平衡的,必然下落。

4、真正水平的葫蘆娃——這是奇蹟

葫蘆娃無法水平的原因是缺乏向上的力,假如葫蘆娃調整自己的身姿,使之能夠產生向上的力,那麼此時,這個葫蘆娃真的是水平的。如下圖,葫蘆娃努力讓自己變成一個翼型。此時,根據伯努利方程,就會產生向上的升力,從而平衡掉重力。

5、最後速度究竟要多大?

我們假設汽車是勻速行駛的,葫蘆娃水平狀態下,對汽車有向後的阻力。所以汽車前進的力必須克服汽車和葫蘆娃兩者的空氣阻力。空氣阻力表達式如下。

顯然,空氣阻力與速度平方成正比。具體的數據不態方便計算,簡單說下計算流程:

1)對葫蘆娃,假設葫蘆娃能成翼型,根據翼型升力阻力關係,得到葫蘆娃的牽引力。

2)對汽車,地面摩擦提供前進的力,與空阻和葫蘆娃的力平衡,發動機提供前進的彎矩,與空阻和摩擦力形成的彎矩平衡,從而將速度V表示成葫蘆娃的牽引力。

6、總結

正常情況下,人體重力的存在,讓靠汽車牽引達到水平是不可能的。但是,如果人體姿勢合適,像機翼一樣產生向上的升力,那麼就可以維持水平的姿態進行飛行。


力學Nerd王小胖


只要是連在“汽車”尾部,就永遠不可能!

地球是圓的,後綴物怎麼和地面平行?說白了就是運動軌跡和地球圓周平行唄!說到這兒都想起這是啥了吧?地球同步衛星啊!那代表啥?第一宇宙速度啊,7.9公里每秒啊!

但可是呢,汽車速度必須是有上限的,即使能達到五百公里每小時,也遠遠不夠讓後綴物體達到第一宇宙速度的,所以,只要是汽車牽引,就不可能和地面平行!換火箭吧!!


龍族ELL


王小胖的答案已經很好了,那我就簡單扯一下。

人與地面平行是不可能的,因為地球是個球體。從比例來看,在局部區域近似平行,也就是保持水平狀態還是可以有的。

把人綁車尾上並不刺激,綁火箭上才刺激。人沒飛起來,恐怕就已經被折磨致死了,那我們就只能假設他有金剛不壞神功,身體的強度足夠大,不怕磨還抗拉,能夠拖在地上跑。


普通的車子肯定沒有那麼快的速度,速度太快,車身與空氣以及輪子與地面都會有很大的摩擦力,弄不好會車毀人亡,整個車身都會解體。那我們就假設它是一部具有流線形結構和無限動力的車,車身的結構強度也足夠大。

至於綁人的繩子也是很厲害啦!

初始狀態,車速不快,由於繩子是軟的,剛開始的時候,人只能拖在地上跑。那當車速足夠快時,人能夠飛起來嗎?人的體型不是翼形,根本不能產生足夠的升力對抗重力,人體在重力作用下還是不能夠保持水平狀態。

理論上,當車子的牽引力與人體水平狀態保持同一直線時,人就飄起來了。事實上,人的體型決定了這是不可能的。

由於題目中沒有給車限速,如果車輛無需輪子也能跑,當車輛的速度達到及超過7.9千米每秒且小於11.2千米每秒的時候,不僅人能漂起來,車子也能飄起來,因為此時車子跟人都在繞地球做圓周運動。都脫離地面了,也就沒必要談水平狀態了。

由此看來,如果沒有其它外因的幫助,人是不可能完全保持水平狀態啦!


科學探索菌


即然是綁起來連在汽車尾部,如果是橫著綁在汽車尾部,汽車走不走都與地面平行。第二種情況,如果繩子拉著人,那麼‘這從理論上來講,只要汽車車速達到了第一宇宙速度是7.9 km/s。 這個人就可以被汽車拉著以與地球平面平行的水平方向這行。人造地球衛星圍繞地球的運行速度。

現實中是不可能實現的。由於空氣摩擦力,汽車和人會瞬間燃燒,象流星一樣。同時,只有火箭🚀才能達到這個速度。


南極冰火


說什麼宇宙速度的都是毫無實踐科學的坐椅家!紅旗轎車引擎蓋左右兩邊的小國旗,在無風狀態下,只要開到40碼以上就開飄了,當然紅旗🚩是單面綁定;飛機空中加油,加油機甩出的油管速度平衡對接需要加油的飛機的高度就是經過所有數據計算出大致的空速!所以假設想拖一個人速度達到讓這個人飄起來甚至和車平行的話,需要確定很多因素,缺席一不可:單面綁?單點綁?人物身高?人物重量?!按照模擬1:5000的模型大概測試,其它不利條件(如風速)都不計入干涉的話,100斤的人物,單點綁的話,末端離地需要約750−850公里/小時的車速,直到甩平汽車需要約950-1050公里/小時的速度.超過1500-1700公里/小時的車速,人物可以類似風箏一樣超速不斷的衝高再被綁定物拉回低!不要問我數據怎麼來的,就是這麼能!


名字好可以讓你的朋友更容易記住你


單純是人.姿勢不同...120-180公里每小時的速度即可讓人飛行...

如果有.裝備輔助.飛行翼或者翼服...40-80公里每小時即可以讓人飛行...

...

你這個問題問的十分不好...

你可以轉化為以下幾個問題就簡單了....

1.幾級颱風可以把人吹飛...

2.遊艇拉滑翔翼是多快的速度...

....

....

人的身體結構不適合飛行...

即使你算出科學的姿勢...

人類的骨骼也無法保持穩定鎖死對抗氣流...

即使你力氣大能鎖住你也沒法微調動態平衡...

所以...通常人類飛行需要外部輔助設備...

比如翼服...

...

...

我說以上話的意識是...

汽車以120公里每小時行駛可以使你飛起來...

但你可能利用不好升力...

會像打水漂一樣上上下下碰觸地面...

這不是速度能解決的...

如果速度再快...升力會更大...

你的上下幅度也更大...

你碰觸地面的力量也更大...

....

....

120公里的速度足夠讓你飛起來...

碰地那是你飛行技術問題...


ACME63610374577


考慮空氣阻力時

我們需要看這個人的體型是否符合上升的要求,這和飛機為何能飛起來的道理一樣,因為機翼的形狀能使得其擁有上升的力(見下圖)

如果我們不考慮空氣阻力

那麼一個人是否能與地面平行,主要看的就是汽車的加速度有多強以及維持加速的時間有多久了(與汽車的速度無關)

簡單的分析,人躺在地上被汽車後面綁的繩子拖著走,因為繩子與地面勢必呈一個斜角,那麼繩子產生的拉力,就與水平面產生一個夾角,於是這個繩子的拉力就可以被分解成一個向上的力和一個水平的力,這時候,只要向上的力同重力平衡(或者在平衡前,使其大於重力,保證人體逐步上升,最後在接近水平時在與重力相平衡),那麼人就能飄起來,在繼續提高加速度的情況下,人體就可以接近與地面保持平行

為了達到這個目標,那麼汽車的加速度就是a=g/tanα,α是繩子與地面的夾角,g是重力加速度,很明顯,如果汽車靜止時,假設繩子與地面夾角是45度,那麼要使人體達到失重的狀態(也就是向上的力與重力平衡),那麼汽車加速度需要達到9.8m/s2。

如果需要使夾角一步步趨向於零,那麼加速度就需要一步步往上提。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


這個問題的內容設置挺反人類的。希望作者不妨換一下表達方式。

其實,這個問題非常好回答,就如同一個汽車後面牽引著一個著地的物體,然後設問:在汽車速度多快的時候,這個物體能夠實現與地平行的臨空狀態。

這其實是一個典型的從一個生態體系轉化到另一個生態體系的問題,物體,從著地狀態到臨空狀態,這是物體完整性的脫離了原生態體系的狀態,那麼,只有在物體的速度達到或超過臨界狀態過程速度的時候才能實現這種效果。

其二,速度,來自於物體的受力,換言之,只有物體的受力達到並超過了原生態體系的吸引力,才有可能實現臨空。換言之,只有物體所受的上下方向的力超過地球引力,物體才能臨空,所以,如何設計物體的受力方向,這才是關鍵。如果只是前後方向的直線式牽引,那麼,物體只能被拉到或翻跟頭了,根本就不可能實現穩定的平行於地面臨空了。


北京得明


我覺得每秒上百米人就可以飛起來了,但是得不斷進行持續加速,哪怕是到兩百米速度變成勻速前進人也一樣會掉下去飛不起來,必須對拉人的繩子進行持續的力作用,相當於一個支點,以速度對空氣的反作用力與慣性運動暫時擺托地球引力的控制!物體運動前進時對空氣擠壓,空氣向下時由於有地面所以會比向上形成更高的氣壓就會把物體推起來!就像我們放風箏一樣


過路的小鴨子


看了大家的回答,真的好失望!看來九年義務教育真的把大家教傻了。

如果汽車跑直線,無論多塊人都不會飛起來,有人計算離心力,升力,我就問一句,到了那個速度,汽車還能貼著地面跑嗎?

但是真的不能讓人飛起來嗎?當然不是,汽車只需要找個平整的場地把方向打到底原地轉圈就行了,如果輪胎抓地力足夠好轉的圈足夠小,時速二三十就足夠讓人飛起來,當然,完全與地面平行是不可能實現的。


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