世界

ロケットが物理学で破壊者を破壊する方法

私は見ましたGuardians of the Galaxy Vol。 2を複数回実行しましたが、これまでにこの素晴らしい物理シーンに気付いたことはありません。サイボーグのアライグマであるロケットは、Ravagersによって夜に森を追われており、ある種の反重力機雷や反発装置を含むトラップを大量にセットします。追跡者が近づくと、彼はボタンを押し、彼らは空中に飛び上がり、その後転倒します。

もちろん、ロケットであるため、彼は一度だけ行うことはできません。私たちは、ツリートップのこの素晴らしい景色を手に入れ、Ravagersは何度も何度も無力に投げられます。ブーム:ビデオ分析に最適なシーンです。物理学のクラスのためだけに作られたようです。

系外惑星運動

いつものように、力を計算することから始めます。男がロケットのデバイスの影響を超えて(それが何であれ)、それらに作用する重要な力は1つだけです:惑星との重力相互作用です。地球上であなたが感じるのと同じ種類の下向きの引っ張りです。

OK、惑星の表面では、この重力は一定の大きさを持ち、等しい局所重力場(g)にオブジェクトの質量(m)。また、一定の力(F)がオブジェクトを一定の速度で加速させ、その力が質量と加速の積に等しいこともわかっています。 (a)。これら2つのものをまとめると、ma=mg

イラスト:Rhett Allain

キャンセルm、加速度は重力場に等しいことがわかります:a=g。 (そのため、「重力による加速度」と呼ばれることがよくあります。オブジェクトが加速しなければならないことを意味するため、この用語は好きではありません。)ポイントは、質量がそれに入らないことです。ビッグレイバージャー、リトルレイバージャー-これらはすべて同じ速度で下方に加速します。地球上では、その速度は-9.8メートル/秒2になります。しかし、夜空の4つの月から判断すると、これは地球ではありません!

それらが一定の速度で落ちると言っていますか?いや!自由落下のオブジェクトは、重力のみが作用しているため、落下するにつれて速度が上がります。しかし、それらは一定の速度で高速化します。

時間の関数として位置をプロットすることもできます。特定の高さから開始y0および初速度v0、垂直位置(y)とtime(t)この有名なキネマティクスを使用して方程式:

イラスト:Rhett Allain

これは時間と時間の2乗の両方に依存するため、2次方程式です。グラフ化すると、放物線を追跡できます。そのため、フィルムクリップから位置と時間のデータを取得できる場合、データに曲線を当てはめて、垂直加速度a

ビデオ分析

十分な数式がありますので、映画に戻りましょう!そのビデオクリップをTrackerビデオ分析アプリで実行して位置を取得します落下するRavagerの1人の実時間データ。しかし、最初に選択をする必要があります。動きのビデオ分析では、考慮すべき3つのことがあります:

  • 距離スケール:ビデオフレーム内の何かのサイズがわかっている場合、移動距離を測定できます。基本的には、ピクセル単位のサイズからメートル単位のサイズへの変換です。
  • 時間スケール:ビデオフレームレートから取得できます。 1秒あたりのフレーム数30の場合スローモーションではなく実際の速度で実行されている場合)、時間スケールがわかります
  • 自由落下オブジェクトの垂直加速度。地球上にある場合、これは既知の値になります。
  • これらの3つのうち2つに値がある場合、3つ目を見つけることができます。通常、地球で撮影されたビデオの場合、時間と距離のスケールを把握でき、それを使用してオブジェクトの加速度を取得します。しかし、ここでは注意が必要です。距離スケールを取得する明確な方法はありません。外国の惑星の樹木のサイズは確かにわかりません。その代わりに、垂直加速度の値を想定します。地球上で自由落下するオブジェクトの垂直加速度を使用します。

    これらのRavagerの1人の垂直位置のプロットです。uの構成単位で、(今のところ)任意の距離スケールを選択しました。心配しないで、すぐに実際の単位に変換します。

    イラスト:Rhett Allain

    案の定、データはほぼ放物線に見えます。それは良い兆候です!ソフトウェアは私のために方程式に適合し、-2の値を与えます(*********************************************)t2(**************の前***) 期間。それは上記の運動方程式の係数、つまり加速度の1/2倍に等しくなければなりません。これにより、垂直加速度が–4になります。22u / s2

    距離スケールを修正するために、この惑星の重力場は地球と同じであると仮定します。誰もが地球と同じように動き回るので、それほど遠くはありません。 (オッズは?!)したがって、–9.8 m / s2(***********を使用します。 地球上に落下する物体を垂直加速度でメートルに変換する:

    イラスト:Rhett Allain

    Illegal Motion

    これで、垂直位置のより良いプロットができました空飛ぶ猛禽類。しかし、この軌道にはまだ問題があります。垂直速度を時間の関数としてプロットすると、問題をもう少しよく見ることができます。これは次のようになります。

    イラスト:Rhett Allain

    この線の勾配は加速度です。動きの最初の部分(ライムグリーンのドット)に合わせると、–(*********************の加速が得られます。 。5 m / s2。途中の2番目の部分(青緑)は、かなり似ています

    しかし、トップはどうですか?中央のグラフを見ると、約5フレームの間、不運なRavagerの垂直速度がゼロであることがわかります。ラインはフラットになります。彼らはただ浮かぶだけです。フルスピードでは微妙ですが、戻ってこれを知っているクリップを見ると、気づくでしょう。

    もちろん、それはただの映画であり、実際の生活ではありません。知っている)。しかし、なぜアークの頂点で止まるのでしょうか?ロケットのデバイスは、地球の物理学者がまだ理解していないより複雑な方法で重力を変化させる可能性があります…または、単に詩的なライセンスである可能性があります。

    。アニメーターは、ここで基本的な軌道に物理モデルを使用しているので、Ravagersは信じられないように上下に動きます。一定の加速度(一定の速度ではなく、作成が簡単です)でそれを確認できます。これは細部への優れた注意です。しかし、映画製作者はしばしばモデルを曲げて微調整して効果を上げます。悪者たちの-またはガーディアンズオブザギャラクシーでは、多分悪いの人たち-空中で無力に泳ぎます。かっこいい。それは銀河の正義です。私はそれですべてです。


    もっと素晴らしいWIREDストーリー

    Related Articles

    コメントを残す

    メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

    Close