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骑自行车到月球需要多长时间?

科普小知识 2022-10-22 08:56:50
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骑自行车到月球需要多长时间?

宇航员仍然选择尽可能多地发射火箭登陆月球。从地球上骑自行车需要太长时间,有许多因素需要考虑。旅程并不容易。

据美国杂志《连线》报道,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为第一个登上月球表面的人,现在他正在庆祝阿波罗11号宇航员登上月球50周年。尽管50年过去了,人类成功登陆月球仍然是一件非常奇妙和神秘的事情。

正如约翰·肯尼迪总统所说,我们做这些事情不是因为它们非常容易,而是因为它们非常困难!专家们也打开了他们的大脑,提出了一些非常好的物理问题,比如从地球到月球需要多长时间?

让我们先解决一些实际问题吧!显然,如果我们从地球骑到月球,我们需要在地球和月球之间建立一条超级电缆。如果你选择接受这项任务,你将骑一辆漂亮的白色美国宇航局自行车,它有特殊的*,可以沿着电缆向前跑(假设没有能量损失由于自行车的摩擦)。此外,基于*和缆绳的特殊设计,*只能向一个方向滚动,所以如果你停下来休息,你就不会从空中掉下来。

应该注意的是,这个“登月计划”不适用于阿波罗任务。1961年,美国总统肯尼迪在国会会议上宣布,人类将在10年内登上月球!1969年7月,阿波罗11号宇宙飞船仅用4天时间就成功着陆月球,但它骑自行车到达月球的速度可能不会这么快。

从地面开始!

一个75公斤的骑手将需要267天到达月球!一个75公斤的骑手将需要267天到达月球!

在月球循环计划开始之前,我们需要一些真实的数据。首先,地球离月球有多远?由于月球围绕地球的轨道并不是完美的圆形,因此没有确切的答案。我们用每月240,000英里(384,000公里)的平均距离来计算。

现在,你可能认为一个人可以以每小时15英里的速度骑车,这样就可以计算出从地球到月球的旅行时间,不!你可以在平坦的道路上以每小时15英里的速度行驶,但是骑自行车去月球是完全不同的。你会像爬山一样向上行驶。

在那之后,距离计算是一件非常复杂的事情。当你离地球越来越远时,地球的重力将会持续下降。每天同样的努力会让你走得更远。最终,当你接近月球时,它会变成一个“下坡”,你可以滑行。

所以我们不能用速度来计算骑车去月球的时间。艾伦计算人们的身体产出。如果你是一名环法自行车手,如果你每天骑6个小时,你可以产生200瓦的电力。

接下来,我们用自行车计算从地球到月球的最短距离-δy,引力场的强度单位为g(牛顿/克),引力势能值(δUG)的计算公式如下。

骑自行车到月球需要多长时间?

在这个计算公式中,m是体重(公斤)。由于物理输出(p)是相应的能量值除以时间变化,因此物理输出可用于计算行驶时间(δt)。相应的计算公式如下。

骑自行车到月球需要多长时间?

为什么我应该使用地球和月球之间最短的距离?天气很快就会放晴。首先,让我们快速检查一下。假设骑车人的平均体重为75公斤,身体输出为200瓦,驾驶时上升1米需要多长时间?根据这些数据,我得到的时间是3.675秒。

这太长了吗?如果你认为在3.675秒内爬完1米高的楼梯有点慢,但如果你从另一个角度看,人体在3.675秒内的物理输出是200瓦,这确实是极限值,所以用这个计算公式更合理。

挑战重力!

当我们在月球上旅行时,我们能在地球上做同样的事情吗?问题是,由于地球和月球不同的引力效应,走同一楼梯的物理能量消耗将完全不同。随着离地核的距离增加,引力场效应将逐渐减弱。我们可以通过下面的公式计算重力场值。

骑自行车到月球需要多长时间?

在这个计算公式中,如果你是空间中的灰点,我们可以用右边的等式来计算灰点的重力值,g是万有引力常数,ME是地球的质量,r是从地核到你的矢量。

但是,你需要考虑地球有重力,月球也有重力,所以我们在方程中增加另一项,假设月球的质量是毫米,地球到月球的距离是r,我们可以得到总重力场的数值计算公式。

骑自行车到月球需要多长时间?

事实上,将G值计算为正值是不正确的,但它可以与之前计算的地球表面值相匹配。下图显示了从地球到月球的重力场值随旅行时间的变化。

骑自行车到月球需要多长时间?

从地球开始,重力场为9.8牛顿/千克。在月球表面,引力场的方向相反,数值为1.6牛顿/千克,这也证实了月球引力场的强度大约是地球引力场的六分之一。

在大多数月球旅行中,重力值不是零,但非常小。开始时,重力值更大,骑行更困难。然而,当你骑行10,000英里时,地球的引力只有地球表面的10%,地球和月球之间的平均距离是240,000英里。在那之后,骑行的速度会越来越快,当你接近月球表面时,将会是下坡。

我们有一个计算重力场的公式,它可以根据人体的物理输出反复计算旅行时间。然而,这并不能完全代表整个旅程。当骑车人接近月亮时,就相当于走了一条“下坡路”。随着重力值的降低,相应的物理输出也会降低。

我们的计算表明,骑自行车从地球到月球的“上山之路”只需要267天!这个数字令人惊讶。骑手的平均速度是每小时37英里。当然,你必须连续267天每天24小时高强度踩踏板。相反,如果你每天骑6个小时,所需的时间将是4次-1068天,也就是说,它将需要将近3年的时间。这个数字没有完全涵盖每月的旅行。

这个计算不包括最后的“下坡”旅程吗?一个选择是停止踩踏板,你将继续以同样的速度移动,直到你非常接近月亮,但此时的骑行速度仍然非常快。一旦你到达月球表面,你会像陨石一样与月球表面相撞。“下坡”速度有多快?

骑自行车到月球需要多长时间?

自行车接近月球表面时行驶速度变化曲线图。

是的,这是一辆非常快的月球自行车。在骑行的第258天,你的速度将达到100米/秒,大约一周后,你的速度将达到1000米/秒。

当引力场变得很小时,骑手的所有能量都用于加速。事实上,我们的计算公式有一个错误。真实情况可能越来越快。我的计算公式将人体所有的能量转化为重力势能。

然而,当引力场很低的时候,它真的不需要太多的时间来“向上移动”,所以你最终会以超快的速度结束旅程。这个计算公式没有直接考虑动能的变化,假设骑手在每一步开始时速度为零。然而,我仍然认为总的时间计算是合理的。毕竟,很难非常准确。我认为宇航员仍然尽可能多地选择火箭登陆月球。从地球上骑自行车所需的时间太长,有许多因素需要考虑。这次旅行并不容易。

骑车去月球要考虑的因素

在这个计算中,假设骑车人重75公斤,这个值非常小,因为它不包括自行车的重量。如果你把骑手的总质量改为100公斤或200公斤,旅行时间是多少?

如果你不吃东西,你就不能骑这么长时间。基于100公斤的骑行质量,你需要吃多少三明治才能到达月球?

为了从地球骑自行车到达月球,必须建造一条钢缆。显然,地球和月球之间的平均距离是24万英里。这种钢缆的建造成本不低。地球-月球系统不会一直保持静止。相反,它们总是不停地旋转。所有这些因素都会改变骑自行车到达月球的时间。

骑自行车去月球需要多长时间?它只需要267天24小时。"