從物理學角度看,雷震子的翅膀真的能飛起來嗎?

波波桑


雷震子是中國傳統神話《封神演義》中的人物,書中描述:

面如青靛,發似硃砂,眼睛暴湛,牙齒橫生,出於唇外;身長二丈,武力強大,肋下生“風”、“雷”二翅,使用一條黃金棍,是文王姬昌第一百子,也是闡教門人云中子的徒弟。

那麼從物理學的角度上說,雷震子是不是能夠用自己背上的一對翅膀飛起來呢?我認為是完全可以的。

首先,我們先要承認,越大的鳥類,需要相對的翅膀才能夠飛起來。這是因為鳥類的重量跟自己的身長呈3次方關係,而翅膀產生的升力是跟面積成正比——是2次方關係,所以隨著鳥類的變大,必須要有更大的翅膀才能夠飛起來。

比如說下圖中是人類發現的有史以來最大的鳥——阿根廷巨鷹【如下圖所示】,其重量可以高達70kg,而翅膀展開後翼尖距離可以高達7米,相對身體的比例已經到了一個很誇張的地步。

相較之下雷震子的翅膀跟身體的比例遠遠不夠協調,所以按照傳統鳥類的飛行方法,雷震子是不能夠飛起來的。

但是,這只是說“按照傳統鳥類的飛行方法”飛不起來,而不是說雷震子就是飛不起來。所以我們不妨去從另一個角度談論雷震子飛行的可行性:

第一種可能性,雷震子的翅膀是超高速振動,帶來了遠高於普通鳥類翅膀的升力。事實上,只要翅膀撲打的足夠快,那麼是可以產生足夠的升力的。如果雷震子可以讓自己的翅膀揮動得跟蜜蜂一樣快,就可以起飛。

第二種可能性,雷震子其實是採用的跟固定翼飛機差不多的飛行原理。簡單說,人類設計的飛機其實跟鳥類撲動翅膀的飛行方式存在不同,是依靠飛機發動機推動飛機產生較高的飛行速度,讓機翼跟空氣發生相互作用,從而產生足夠的升力。所以只要飛機速度足夠快,飛機的機翼不需要多大【如下圖所示,就是各種機翼面積相對較小的飛機】。

甚至於對於極高速度的飛機而言,都不需要有機翼,比如說下圖就是被稱為乘波體的飛行器,根本就不需要機翼,僅憑機身本身就可以產生足夠的升力了。

所以雷震子背後的翅膀其實只是摺疊機翼,就好像上艦飛機那樣,等到要飛行的時候就把翅膀打開,然後通過特殊的方式向後噴氣,由此獲得向上的升力。所以我們如果真的可以看到雷震子在飛行,他也許屁股後面還冒著白煙——這樣就解釋的通了。

所以,從物理上說,雷震子是可以飛起來的,但是需要特殊的方式。


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神話傳說畢竟是神話傳說,正常人的後背上長出翅膀,也帶不動人自身的重量。下面,我就通過簡單的計算,為大家解答一下。

1、雷震子

雷震子是個名副其實的鳥人,在封神演義中,他那巨大的翅膀給他帶來了很大的空中優勢。鳥人的形象,在西方神話中也常出現,比如天使,比如惡魔。雷震子的鳥人形象更加接近西方的惡魔形象,不過雷震子手持雷電武器,讓他具備了震懾邪惡的能力。


2、雷震子飛行狀態受力分析

實際上,對於學過力學或者大學物理的同學來說,雷震子空中的受力分析非常簡單。主要受向下的重力G,和兩個翅膀的升力F,平衡條件下G=2F。這裡F是空氣對翅膀的作用力的合力,實際翅膀受力是分佈力。


3、計算分析

正常成年人體重M=75kg,即G=750N,那麼根據平衡方程,單個翅膀的升力為375N。也就是說,單個翅膀必須能夠承受半個體重。我們取單個翅膀作為分析對象,如下圖。

對於單個翅膀而言,其相當於一個固定支座。根據力學的有關知識,可以算出右邊的力和力矩。當然,這是一種簡化模型。根據材力的有關知識,相比於剪力Fy,彎矩M造成的上壓下拉應力,才是翅膀的主要承受應力。

假設翅膀的力全部傳遞到骨頭上,該骨頭為橫截面為環形,內外徑分別為20mm和30mm(以股骨估算),翅膀半長度L=0.8m。由此可以估算處翅膀根部上下的拉壓應力約156MPa。

人體骨骼還是比較強的,最結實的股骨抗壓極限可達175MPa,較弱的椎骨抗壓極限20MPa。如果翅膀骨骼強度與股骨一樣,那麼承壓能力方面完全沒問題。但是,骨頭作為較為脆性的一種材料,其抗拉性能顯然要低於175MPa(雖然我並沒有檢索到相關數據),而且應該是遠低於175MPa。這個時候,翅膀根部受拉的一側實際拉應力156MPa,已經超出了骨頭的抗拉極限,所以,翅膀早就斷了。

4、總結

神話傳說中,雷震子振翅飛翔,如果翅膀骨頭不夠粗,那麼這個翅膀根本不可能帶動雷震子飛起來。以正常人類的骨頭計算,翅膀根部的拉應力達到了156MPa,遠高於骨頭的抗拉極限。所以,正常人類想要長出翅膀飛行,很難。


力學Nerd王小胖


在封神演義裡,雷震子是比較令人印象深刻的角色,他是文王的第100子,和哪吒,楊戩等在武王伐紂期間起了重要的作用,他在終南山學藝之時,誤食了兩個酸杏,就開始了和綠巨人一樣的變異過程,不光長相變得猙獰可怕,肋下還生出一對大翅膀,號稱風雷翅,手持黃金棍,擅長從空中襲擊。

那麼雷震子的翅膀夠不夠他飛起來呢?其實,對於人的體重和身體結構來講,單靠一雙大翅膀還是很難飛起來的,雖然也有很大型的飛行的鳥類,但一般鳥的體重比例要大的多。而且鳥兒是需要不斷拍動來起到懸浮和推進的作用,人類的體力還不足支持這樣大強度的運動。

當然人類在變異的情況下,體力超強,隨便找兩把扇子,揮舞的頻率夠高,撲騰著也能飛起來。但雷震子的翅膀不僅僅是靠他的體力驅動的,這雙翅膀是被師傅雲中子施加了仙術,是左風右雷雙翅,飛行時只需掐訣唸咒,由法力驅動翅膀飛行,飛行時風雷交加。

在封神榜裡,還有一個鳥人,叫辛環,也是生有肉翅,但這就和雷震子的仙翅不同,和雷震子交鋒時,力所不及,被雷震子一棒子給消滅了。所以,人類也沒必要長翅膀,還是靠自己的智慧,好好學習鳥類的飛行,製造各種飛行器就好,


量子實驗室


從物理學角度看,雷震子的翅膀真的能飛起來嗎?

從理論上看長著一對大翅膀的雷震子形象,飛行是完全沒有問題的,畢竟人家是神仙!但事實上卻有很多侷限性,比如人類的肌肉、骨骼以及翅膀拍打的速度等,都會對飛行造成極大的影響,假如是一個肌肉力量中等的成年人,其實是不可能用一雙翅膀飛起來的(前提是不借助氣流的滑翔傘之類)!

一、鳥類為什麼能飛?

鳥類為了飛行,身體結構是做了極大優化的,主要有如下幾點:

1.鳥類骨骼都是中空充滿空氣,這對於減輕體重有非常大的優勢。

2.鳥類的食量很大,消化能力很強,但沒有直腸和膀胱,全身沒有廢棄物的死重;

3.鳥類肌肉發達,渾身只有肌肉比例極高,能以很高的頻度牽動翅膀骨骼進行高強度飛行動作;

4.鳥類的呼吸功能超強,胸腔中有多個氣囊,吸氣和呼氣時,氣體兩次在肺部均能進行交換,大大提高了氣體交換效率,為高強度運動提供氧氣;

5.鳥類羽毛的羽幹有細小的羽枝與相鄰的羽毛相互連接,形成氣密性很好的翼面,減少空氣阻力,增加升阻比,對飛行極為有利!

可以這樣來說,從恐龍進化而來的鳥類,已經是為了飛行而生了!當然各種鳥類的飛行技巧各不相同,也個有優劣,當然這和習性(比如越洋遷徙等)有關,也和活動範圍有關!

二、人類能依靠自身的力量能飛起來嗎?

其實飛行很簡單,當拍打空氣的反作用力超過人體體重時即可起飛,這有兩種方式,一種靜止作用下的拍打空氣能力,這要求可不是一般的高,因為人體中死重太多,比如骨骼是實心的,大量的肥肉和體內堆積的各種廢棄物,關鍵的是人類的肌肉並沒有鳥類那麼高效,因此這種情況下想要直接起飛,簡直就是不可能的事情!

另一種則變相的飛行-滑翔!這種也比較容易實現,前提要求是結構設計合理,滑翔比合適,那麼遨遊天際也是一個不錯的選擇!

另一種則是翼裝飛行,這種滑翔比很低,速度非常高,無法自行降落而必須藉助降落傘,當然風險也極大!

三、雷震子能飛起來嗎?

如果以普通人的骨骼與肌肉力量來對比,那麼雷震子是不可能飛起來的,但他是神仙,啥樣不行啊,無窮神力,隨便啥翅膀,扇得夠快即可!

為什麼《美國隊長》中的獵鷹能飛起來?

各位注意看了,其實獵鷹的翅膀扇動並不是他起飛的主要動力,而是四臺噴氣式發動機的推力,簡單的說就是一架機身為人體的小飛機而已,並且高性能材料製造的翅膀能夠自適應各種飛行條件,因此在劇中非常靈活!當然現實中是很難的,但現在也已經有了動力翼裝飛行!

請注意機翼下的幾個噴氣式發動機,比起無動力翼裝飛行來,這種明顯自主很多,降落時可以調節向下噴氣而垂直降落,除了翅膀不能動以外,也算是美隊獵鷹的翼裝飛行裝具部分實現了吧!


星辰大海路上的種花家


在地球上,擁有翅膀可以飛行的最常見的物種是鳥類和昆蟲,由於昆蟲的翅膀非常的強悍,比如說蜜蜂的翅膀每秒可以振動200次以上,顯然雷震子的翅膀達不到這個水平,所以今天我們只拿鳥類的翅膀來說事。

先來看看鳥類飛行的原理,起飛時,鳥類的翅膀向地心引力的方向扇動,這會壓縮翅膀下的空氣,造成翅膀上下的空氣壓力產生一個壓力差,從而產生向上的升力。飛行時,鳥類的翅膀會向前傾斜,這可以使翅膀扇動產生的壓力差產生一個向前的分力。滑翔時,鳥類的翅膀略向後傾斜,利用慣性的作用向翅膀下的空氣施加壓力,並從中獲取到上升的動力。降落時,鳥類的翅膀向飛行的反方向扇動,達到減速的目的,然後再向地心引力方向輕輕扇動,實現完美的著陸。

由此可以看出翅膀是飛行的關鍵,雷震子也有一雙翅膀,貌似他也可以憑藉這雙翅膀來飛行。然而從科學的角度來看,雷震子的這雙翅膀真的能飛起來嗎?我們需要知道的是,雖然翅膀是飛行的關鍵,但是如果沒有配套的組件,就算有翅膀也飛不起來。鳥類之所以能夠飛行,除了有翅膀以外,它們還有如下的組件。

1、特殊的骨骼鳥類的骨骼大多數是空心的,骨骼中間充滿了氣體,這大大減輕了鳥類的體重,使其更易於飛行。 2、強壯的胸肌大家都知道,肌肉的力量主要來自於收縮,而鳥類的翅膀是長在身體兩側的,要產生足夠的升力,就必須用胸肌的力量,所以鳥類都擁有相當強壯的胸肌。一般來講,鳥類的胸肌都佔了鳥類體重的20%。 3、雙重呼吸 飛行需要很大的能量,而生物的能量主要來自於體內的氧化作用,因此鳥類在飛行時需要大量的氧氣。除了用肺呼吸外,鳥類還可以通過體內的氣囊來進行氣體交換,這種雙重呼吸系統極大的保證了鳥類的氧氣供應。 4、其他 鳥類通常都具有流線型的體型,這非常有利於在飛行時減小空氣的阻力,另外為了減輕體重,鳥類從不貯存糞便,一有糞便馬上就會將其排出體外,在飛行時也不例外。

現在我們來看一下以上的特點,雷震子有嗎?空心的骨頭?佔體重20%的胸肌?雙重呼吸?流線型的體型?或者邊飛邊拉(這畫面太美)?我想可能一個都沒有吧。好吧,傳說中雷震子因為吃了仙果,從此脫胎換骨,成了一位會飛的神仙。我們就算這個神奇的仙果,讓雷震子的身體變得和鳥類一樣,那麼在這種情況下,他能夠憑藉著這雙翅膀來飛行嗎?答案依然是否,因為雷震子的翅膀太小了。

研究表明,鳥類的體重與翅膀的翼展的平方大致呈正比的關係,如下圖所示。

通過計算,如果一個70公斤重的人(前提是這個人的身體具備鳥類的特點)要想飛起來,那麼他的翅膀的翼展應該為6-7米。而傳說中雷震子身高兩丈(6.6667米),其體重和正常人比起來肯定是重了很多,那麼相應的,如果他需要用翅膀飛行,其翅膀的翼展必須要非常大,其比例大概如下圖所示(圖中紅色的小框為雷震子的身體大小)。

而實際上,我們通常看到的雷震子是這樣的。

綜上所述,從科學的角度來看,雷震子根本不可能憑藉他的翅膀飛起來。這雙翅膀只是他用來裝x的道具,他飛行的動力源於未知的神秘,就算沒有這雙翅膀,雷震子依然可以飛來飛去。


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魅力科學君


如果光靠扇翅膀其實很難,如果加個推進器就簡簡單單

鳥為什麼能飛?

我看到很多人都是從物理學的角度上去聊這個問題是不是可以實現。我來講一個生物學方面的原因。我們都知道鳥之所以可以飛起來,是因為翅膀夠大,而且振動頻率足夠。

不過,實際上鳥能使用這麼大的翅膀並且能夠煽動翅膀是有生物學基礎的。

我們都知道,人體產生能量的來源是通過細胞中的線粒體實現的。只要是依靠線粒體中的氫離子定向移動。

所以,細胞當中的線粒體書目和分佈情況會直接和提供能量有關係。舉個例子,運動員的肌細胞中線粒體的數量要比一般人多一些。

而鳥類能夠實現飛行,是因為無論從線粒體的單位密度和分佈來說遠遠高於人類。所以,它們才能夠折騰的起來。

人很難實現飛翔。

也就是說,即使給人裝上翅膀,實際上因為線粒體的分佈量的問題,線粒體所產生的能量是不足以提供人類飛起來的能量。因此,從生物學的角度來看,這件事情就是不可能發生的。除非,這個人基因突變了,多了很多線粒體來做能量的支撐。(都長翅膀了,也算是基因突變了吧?)

所以,我認為有個機械翅膀,在配合一個推進器,可能更有可能實現飛行。


鍾銘聊科學


只要動力足,板磚都能上天。雷震子是半仙兒之體,生來與眾不同,不用擔心扇動翅膀消耗的能量,可以採日月之精提供動力。因為是小說人物根本就超脫了物理學認知。

地球歷史上出現過很多龐大的巨行飛行動物,最大的風神翼龍,倆翅膀張開長度可以達到13米左右,直立起來相當於兩三個人那麼高,體重250公斤左右,並且它們的嘴巴、下肢結構其實是不利於飛行的,但是這麼個玩意兒都可以飛起來;阿根廷巨鷹、禿鷲等生物,翼展也可以達到兩米左右,不過體中只有幾公斤到十幾二十公斤,不是太大。地球生物要想飛起來,需要有兩種模式,一是翅膀面積大,可以獲得足夠升力,二是煽動頻率足夠高,像蒼蠅等翅膀比身軀大不了多少的物種。

從前者看來,雷震子的形象不管是小說還是影視作品中的,都不足以使雷震子獲得足夠的升力,但是後者就不一樣了,人類有一種極限運動——翼裝飛行,不管是翼裝的面積還是展開方式,都和鳥類沒法比,但是卻可以使人類藉助自然風力滑翔很長的距離,加上雷震子半仙之體,不用擔心能量供應的不足,翅膀隨便扇動,是可能獲得足夠的升力的。相似的生物還有雞鴨等現代家禽,翼展的長度都要小於野生同類,也可以滑翔或者飛行一段距離。

具體的可以參考其他作者的回答,雷震子能不能靠著翅膀飛行,沒有多大的實際意義,從傳說的意義上來看,表達了人類飛行的願望,而人類進化的結果就是沒有翅膀,只有靠著外部設備才可以飛得起來。


來看世界呀


這個問題問得好。

解決了目前一大謬誤。

飛行到底是靠空氣動力學呢?

還是靠振動呢?

我看三者合為一是現象分析。

真正還是振動頻率

和空氣頻率相近就飛得起來

火箭就是靠噴射氣體這一粗暴簡單的方式飛起來的


哦發發發


物屁理角度啊,一個神話用物理角度想,你咋不說踩著雲彩走的神仙用什麼角度飛起來的


半溪齋


跟神話小說談物理,這問題也是醉了


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