骑自行车到月球需要多长时间?24小时不停仅需267天

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据美国《连线杂志》报道,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为第却说登上月球表皮的人,现在迎来了“阿波罗11号”宇航员登月80周年纪念日,尽管80年过去了,却说人类成功登陆月球仍是一件非常奇妙、充满神秘感的事情。

正如约翰·肯尼迪总统所说的那样,大伙做哪些地方地方事情需要 却说它们非常容易,却说却说它们先要!专家们也脑洞大开提出这个 很好的物理难题,比如让大伙计算一下从地球骑车前往月球需要多长时间?

让大伙先除理这个 实际难题吧!很显然,却说从地球骑车到月球,大伙需要在地球和月球之间架起两根超级缆绳,却说你选者接受本身 任务,你将骑行四百公里 漂亮的白色NASA自行车,这辆自行车具有特殊车轮,可沿着缆绳向前行驶(假设自行车摩擦力那么 能量损失),却说基于车轮和缆绳的特殊设计,车轮只朝却说方向滚动,却说 却说你停下来休息时,是无需从空中摔下来。

需要说明的是,本身 “月球骑行计划”无需适用于阿波罗任务,1961年,美国总统肯尼迪在国会会议上宣称,十年之内实现人类登陆月球!1969年7月,“阿波罗11号”飞船仅用了二天便成功登陆月球,却说骑自行车到达月球却说那么 那么 快。

从地面出发!

一位体重75公斤的骑手,要花费需要26二天时间抵达月球!

在月球骑行计划现在开始已经 ,大伙需要这个 真实数据,首先,地球距离月球有多远?却说月球环绕地球的轨道并需要 完美的圆形,却说 那么 却说准确的答案,大伙用地月平均距离24万英里(38.4万公里)进行计算。

现在,我要我是会想,却说人助于每小时骑车行进15英里,却说就都上能 够计算从地球到月球的旅行时间了,不!我要我是在平坦路面上以时速15英里行驶,但骑自行车到月球却全版不同,我要我是像爬坡一样,无缘无故向上行驶。

已经 距离计算是 一件很错综复杂的事情,当你离地球越远,地球引力就会不断减小,每天同样的努力会我要我行驶得更远,最终当你距离月球很近的时间,就会变成一段“下坡路”,我要我抢挡 。

却说 大伙只有用速率来计算骑行至月球的时间,阿兰是将大伙的体能输出量进行计算,却说你是一位环法自行车手,我要我是每天骑行6小需要产生80瓦电能。

接下来,大伙要计算出骑着自行车从地球至月球的最短距离——Δy,引力场速率单位为g(牛顿/克),引力势能值(ΔUG)计算公式如下。

在本身 计算公式中,m是人体体重(以公斤为单位),却说体能输出量(P)是能量除以时间变化量的相应数值,都上能 够使用体能输出量来计算行驶所用时间(Δt),相应的计算公式如下。

为哪些地方帮我使用地月最短距离呢?调快就会搞清楚的,首先,让大伙快速核对一下:假设自行车骑手平均体重为75公斤,体能输出量为80瓦,行驶过程中上升1米需要多长时间?基于哪些地方地方数据,我得到的时间是3.675秒。

本身 时间是需要 太长了?却说你认为3.675秒时间爬上1米高的楼梯,的确有点慢,但需要你换个速率来看,3.675秒的时间内人体体能输出量80瓦,的确这也是极限数值,却说采用本身 计算公式是比较合理的。

挑战引力!

大伙都上能 够在月球旅行中做地球上相同的事情吗?难题在于g,却说地球和月球引力作用不同,走相同楼梯的体能消耗会全版不相同,随着大伙离地心距离的增大,引力场作用将逐渐减弱,大伙都上能 够用以下公式计算出引力场值。

在本身 计算公式中,却说你是空间中的那个灰点,大伙都上能 够使用右边的方程式计算出灰点的重力数值,G是万有引力常数,ME是地球质量,r是从地球核心到你的矢量。

但需要你需要考虑到地球有引力作用,月球也位于引力,却说 大伙在方程式中加进去去另一项,假设月球的质量mm,从地球到月球的距离是r,可得出总引力场数值计算公式。

事实上将g数值计算为正值有失真实性,但却说就能与已经 计算的地球表皮数值相匹配,以下是从地球到月球引力场数值随旅行时间时间的变化曲线图。

从地球出发,引力场是9.8 N/kg,在月球表皮,引力场方向相反,数值为1.6 N/kg,这也证实了月球的引力场速率要花费是地球的六分之一。

在大帕累托图月球骑行旅程中,引力数值并需要 零,却说非常小,现在开始的已经 引力数值较大,骑行较困难,却说当你骑行达到1万英里时,地球引力却说地球表皮的10%,地月平均距离是24万英里,已经 的骑行速率会那么 快,当接近月球表皮时却说一段下坡路了。

骑自行车到月球需要多长时间?“上坡路”仅需26二天!

大伙有却说引力场计算公式,都上能 够基于人体体能输出量重复计算旅行时间,但这无需能全版代表整个旅程,当自行车骑手接近月球时,要花费走一段“下坡路”,却说引力数值减小,相应的体能输出量也减少。

大伙计算显示从地球骑自行车到月球的“上坡路”仅需26二天!本身 数据令人吃惊,骑手的平均速率是37英里每小时,当然,26二天需要保持24小时不间断地高速率蹬车,相反,却说你每天踏6个小时的踏板,所需的时间将是4倍——1068天,也却说说几乎需要3年时间,本身 数据无需全版蕴含地月旅程。

本身 计算数据无需包括最后的“下坡路”旅程呢?却说选者是停止踩踏板,你基本上会以相同的速率继续前进,直到你距离月球非常近,但此时骑行速率仍然是非常快的,一旦你到达月球表皮,就会像陨石一样碰撞在月球表皮,“下坡路”的速率有多快呢?

接近月球表皮时自行车的行速速率变化曲线图

是的,这是四百公里 非常快的月球自行车,在持续骑行第258天时,你的速率将达到80米/秒,要花费一周左右已经 ,你的骑行速率将达到800米/秒。

当引力场变得非常小的已经 ,骑手所有的能量都用于加速,实际上大伙的计算公式位于却说错误,真实请况很却说是那么 快,我的计算公式中将个人 体的能量转化为引力势能。

却说当引力场较低时,真的需要太少时间“向上”移动,却说 你最终会以超快的速率现在开始旅程,本身 计算公式未直接考虑到动能的变化,假设骑手每一步现在开始时速率为零,却说我仍然认为整体时间计算是 合理的,毕竟先要做到非常精确,我认为宇航员还是尽却说选者火箭发射登陆月球,从地球骑自行车所需的时间太漫长,却说需要考虑的因素却说 ,本身 旅程无需容易。

骑自行车到月球需要考虑的因素

在这项计算中,假设骑手体重是75公斤,本身 数值非常小,却说它无需包括自行车的重量,却说你将骑手的总质量改为80公斤却说80公斤,旅行时间将是几块呢?

却说你不吃食物,就只有骑那么 长时间,基于80公斤的骑乘质量,要吃几块三明治助于到达月球?

为了实际从地球骑自行车抵达月球,需要建造两根钢制缆绳,很显然,地月平均距离是24万英里,这根钢制缆绳的建造成本无需低,地月系统无需持续保持静止请况,相反,它们无缘无故位于运行旋转,却说会自转,哪些地方地方因素需要改变骑车到达月球的时间。