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#熊猫实验室#小课堂——蜘蛛侠在高楼间荡秋千符合力学原理吗

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这是熊猫实验室趣味科普小课堂第四课
蜘蛛侠大家都知道吧?在“变身”蜘蛛侠以前,他就是个正常的理科男,而巧合之下被赋予“超能力”之后,蜘蛛侠开始飞檐走壁、闪转腾挪、保护世界和平!蜘蛛侠无疑是漫威最受欢迎的超级英雄之一,虽然是科幻电影,但是艺术也来源于生活。那么,蜘蛛侠在高楼大厦间荡秋千符合力学原理吗?蜘蛛侠能够从手腕间发出结实而有韧性的蜘蛛丝,在纽约市的高楼大厦间飞来荡去,在狭小空间内飞速潜行,在飞驰的车流中自由穿梭。


1楼2019-09-17 10:53回复
    蜘蛛侠在高楼之间摆荡时,运动轨迹是一个圆弧形,即使摆荡时速度大小不变,运动方向也不断变化,必须有外力作用。这个外力来自于蛛丝对他的拉力,拉力提供两方面的作用:
    (1)支撑蜘蛛侠的体重,如果不摆荡,蛛丝保持他在垂直方向上的悬挂;
    (2)使蜘蛛侠做圆周运动的向心力。他摆荡得越快,速度越大,或者圆弧半径越小,需要的向心力就越大。
    假设蜘蛛侠像秋千一样从高处落下,他的手臂需要承受最大的拉力呢?最低位置时蜘蛛侠的速度最快,手臂受到的拉力也最大。蜘蛛侠从高楼跳下的过程中机械能守恒,假设他下落的高度为40米,则


    2楼2019-09-17 10:53
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      2025-07-16 13:18:44
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      蜘蛛侠体重75KG,依题意可得:


      3楼2019-09-17 10:54
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        蜘蛛侠的手臂需要承受2250牛顿的力,这对于人类来说是个极限,但对具有超能量的蜘蛛侠不成问题。蛛丝比相同重量的钢丝绳坚韧5倍,比尼龙更加有弹性。
        蛛丝由直径为十亿分之一米的坚硬细丝组成,细丝内部有细小充满液体的管道,受到冲击时将力分散到整根丝上。蛛丝具有极高的抗张强度,如果一根蛛丝的直径是1厘米的圆,它能够提起重达8吨的物体。
        即使直径只有0.625厘米的蛛丝,也能够安全吊起27000牛顿的重物,远超过蜘蛛侠做向心运动和支持体重的2250牛顿!


        4楼2019-09-17 10:54
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          课外时间
          在英国林肯郡斯伯丁,一位34岁的小哥特瑞吉(Trajan Dimsey)从小就是个漫威迷,非常喜欢蜘蛛侠,他一直都梦想着可以像蜘蛛侠一样在空中自由移动,于是他花了 18个月时间,发明了一个专门发射蜘蛛丝的神器 Air-Ropes。


          5楼2019-09-17 10:57
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            6楼2019-09-17 10:57
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