@ 2014.09.25 , 10:00

WHAT IF: 气球车


我家12岁的闺女提了一个好玩的想法。她想将一大把氢气球拴在一把椅子上,然后把椅子系在一辆法拉利后面。一个13岁的小伙伴开着这辆法拉利去兜风,她呢,就坐在椅子上可以毫无遮拦地大赏风景。我们先不谈这么做是不是违法,保险公司会不会拒赔。我女儿急切地想知道这种情况下她能达到多快的速度,以及她需要准备多少氢气球。

—— 英国剑桥的 Phil Rodgers

感谢这位菇凉能让老爸来此发问!他说了不要管法律和保险问题。所以,我就假设你老爸本事大路子野,这些问题都能搞定。

给警察叔叔提个醒: 如果您最近抓获了两位未到法定年龄的无证驾驶员,开着一辆被盗的法拉利,然后车屁股还拴着一大把氢气球,那么你们要找的人就是这个住在英国剑桥的 Phil Rodgers 先生。

好了,回到你的问题:

你以前有没有牵着气球跑步的经历?气球不会笔直上飘。你奔跑时的空气阻力会把它往后拽。

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我快要赶不上那个变态生日趴了!

在运动中,气球能飞多高,得看气球向上的浮力和向后推的阻力哪个更强大。如果汽车跑的太快,风阻太大,你就只能贴地飞行,视野极差。

[-]
哇,地上的大蚂蚁看上去就像小蚂蚁一样!

关于速度方面嘛,先考证一下我们的氢气球有多少(或者有多大,一个大气球可能简单些),才能把你拎起来。

您这个年纪的体重,一般来讲大概是43公斤的样子,换句话说,你得需要一颗直径4米的气球才能把你提起来——这和一辆汽车差不多大。(如果阁下体重不在43公斤,可以用这个公式换算出气球的大小)

一个 4 米大的气球可以抵消你的体重。但还不够,它只能让你刚好不上不下地悬着。于是你可以就这么忽悠忽悠地贴着法拉利屁股后面。

为了能飘起来,你需要一个更大的气球。5 米的气球可以产生 71 公斤的浮力(详见公式)。可以搞定 43 公斤的小姑凉,已经椅子和气球本身的重量。

气球会被空气阻力往后拽。你的小伙伴开得越快,风阻就越大,气球就被扯得越厉害。你可以用这个公式来测算你的不同气球的尺寸和速度下,气球会遇到多大的阻力。

如果浮力大于阻力,气球就飘摇直上,反之气球就在低角度摇曳。就5米的气球来讲,你轻点油门,它都会在你身后贴到地面。

幸运的是,你可以整一个更大的气球嘛,总有赢过阻力的尺寸(因为浮力的计算方程里用的是直径的三次方,而阻力的等式里是直径的平方,所以直径越大,浮力增长也就越大)!

如果你用上直径10米的大气球,那车速在20~25迈的情况下,也能飘得挺高。15 米的气球更好,开到30迈也能让你有不错的视野(你也可以把绳子拉得足够长,这样角度低点也能获得不错的视野,不过这样绳子就不直了,有一部分会拖在地上)。

但是,气球太大的话也会有麻烦。

一个直径15米的气球,加上一个12岁的菇凉,能拽起1895公斤的质量。但是一辆法拉利 458 (加上一个13岁的无证驾驶员)也只有1532公斤。

[-]
你已经被捕了,虽然它不是看上去的那个样子,但是,你倒是告诉我你要闹成哪个样子?

好吧,其实你要的不是气球。你需要的是一个风筝或者一个降落伞——反正是个像翅膀一样利用空气流动产生升力的装置。

换句话说,和你老爸商量一下你老爸是不是愿意带你去玩「水上滑翔伞

本文译自 xkcd,由译者 Junius 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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