谁将获胜:松鼠、大象、猪还是安全卫?

我们设置了一场虚构的40码冲刺赛,以探索速度和加速度的物理学原理

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如果你想成为一名职业橄榄球运动员,你最好开始练习你的40码冲刺。正如NBC Learn关于运动学、运动、速度和加速度的片段所展示的那样,这是评估球员速度和加速能力的黄金标准。

人类需要大约10码才能达到最大速度,因此40码实际上是对加速和速度的测试——不像更长的冲刺,比如100米,更侧重于跑步者保持最大速度的能力。加速度取决于跑步者相对于自身质量能够施加到地面(并因此获得反作用力)的力的大小。因此,你越小,就越容易快速加速。这就是为什么体操运动员通常身材矮小——他们必须能够产生相对于自身质量的巨大力量,以便加速到足以奔跑并连续完成多个翻转。想象一下一个进攻线锋试图这样做!外接手、跑卫和防守后卫不像线锋那样体型庞大,因此他们是非常好的加速者,这也是他们在40码冲刺中可以轻松超过后者原因之一。


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目前,没有标准的方法或变量来量化人类或动物的最高加速度。原因之一是:该变量在达到最高速度之前会随着每一步而变化,使得一个有形的数值成为一个移动的目标。因此,比较人类和其他动物的最高加速度是困难的。尽管如此,小型动物更擅长加速,这是真的——例如,想想松鼠如何快速地冲上树干。

说到松鼠,想象一下一场40码冲刺赛,参赛者包括外接手、安全卫、鸵鸟、大象和猪——谁会赢? 南方卫理公会大学应用生理学和生物力学教授彼得·韦扬德说:“鸵鸟会轻松获胜,然后可能是外接手、安全卫、松鼠、猪,最后是大象。”

鸵鸟虽然比人类大,但它是为速度而生的。“解释鸵鸟速度快的最简单的方法是它有长腿,”韦扬德说。它还用脚趾奔跑,看起来像向后弯曲的膝盖实际上是它的脚踝。这种鸟的大部分腿部肌肉都位于短股骨上,因此加速和保持速度的任务留给了长而轻的四肢。

拥有较长的腿,特别是相对于自身质量而言,也让人们有更多的时间将力施加在地面上。“你唯一能改变速度的时候是你的脚踩在地上的时候。你向后推地面,反作用力使你向前走,”韦扬德解释说。速度快的人相对于他们的体重来说,更用力地踩在地面上,并且持续时间更短。

40码冲刺赛的赔率如何? 我们的竞争者达到的最高速度是多少?韦扬德给出了他的评估:

鸵鸟:这种大型鸟类的最高速度约为每小时35英里。

外接手:最敏捷的外接手最高时速约为每小时25英里。

安全卫:安全卫通常不如外接手快,因为他们往往体型更大,并且佩戴更多护具,因此他们的最高时速可能约为每小时22英里。

猪:速度各异——未驯化的猪可能达到大约每小时16英里,上下浮动三到四英里。

松鼠:这种坚果啮齿动物在状态良好时,可以以高达每小时14英里的速度狂奔

大象:尽管体型大得多,但它们冲刺的速度与松鼠大致相同

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