10的卡通时刻使用真正的物理学

欺骗的大笨狼的倾向悬停在半空中足够的反应拍摄之前不是真正的物理学的一个例子。
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似乎奇怪的世界漫画了解管理现实世界的物理规律,但在中间的所有疯狂的喊着,野外爆炸,不追逐序列和完全不可能的动作场面,有时卡通物理。因为物理行为常常夸大了动画,它可以更容易看到力在起作用。当然,有时只是一个很好的量子力学的双关语。

这10个从我们的例子最喜欢的卡通显18新利最新登入示有时滑稽的法律cartoonland让位给实际的物理定律(但仍待滑稽)。

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10:Flash使用量子隧穿

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好,好,这cosplayer不能通过物质转移,但Flash动画。
©埃德加苏/路透社/ Corbis

在一些场合,Flash振实分子用极快的速度力量,然后通过一个看似坚实的对象。这是怎么回事?一个不太可能的推断一个概念被称为量子隧穿。

量子隧穿是非常小的粒子,通常是电子,能够通过非常薄层不可逾越的材料。这取决于量子力学,粒子的行为方式在非常小的尺度上。具体地说,它取决于粒子/波对偶——量子尺度粒子表现出粒子和波的性质。不可能确定粒子的确切位置,相反,一个粒子概率云的存在。当一个粒子碰撞到一层障碍,有一个微小的概率粒子存在于另一边的障碍。崩溃足够的粒子,其中一些将会是测量时在另一边。尽管这个名字,他们实际上并不穿透屏障。他们只是出现在另一边。这不仅仅是理论——电子隧道显微镜测量电子隧穿薄材料的数量得到非常精确的图像。

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18新利最新登入这为Flash工作如何?量子没有在宏观尺度上工作。也就是说,整个物体不能通过砖墙量子隧道。据推测,Flash是振动他的分子给每个分子很多,许多机会出现在墙的另一边。概念是现实的,一个大对象实际上是没有办法量子隧道虽然任何像一堵墙一样厚。

9:《圣泡利不相容原理的女孩

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我们爱所有的科学幽默“飞”,同时保证萨姆亚当斯仍记得3000年布鲁尔和爱国者。
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“一切罪恶的路线”,“飞”团伙试图找到好的啤酒。在他们的搜索,他们遇到圣啤酒泡利不相容原理的女孩。这是一个参考German-brewed圣保利女孩啤酒,也许最著名的标志,传统服装的金发美女。

更重要的是,它的引用泡利不相容原理,首次描述了量子物理定律的物理学家沃尔夫冈·泡利(奥地利,不是德国)在1925年。原理解释说,粒子与一种特定的旋转(量子粒子的固有属性)永远占据相同的量子态。

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而量子态的性质和自旋粒子很难掌握,不相容原理的结果很容易看到。没有它,我们就不会有不同的元素有不同的属性,如氧气、铜、钚、氢、碳或其他元素周期表。没有元素,宇宙中什么也不会。这是由于泡利不相容原理就是部队电子在不同能级,或壳,在原子的原子核。这些不同的电子能级是什么给元素不同的属性,允许他们进行互动,形成新的元素和化学反应。谢谢,圣泡利不相容原理的女孩!

8:瓦力灭火器的推进系统

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瓦力使用灭火器的推力推动自己相反的方向的喷嘴喷雾。
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当瓦力需要留下一个逃生舱自毁的匆忙,他使用一个灭火器推进系统,飙升到安全的地方。瓦力是依赖在牛顿第三运动定律,这是通常呈现为,“每一个行动都有一个大小相等、方向相反的反作用力。”更多的accurately, all forces result from the interaction between two objects, and when two objects interact, they apply an equal amount of force to each other, with the forces acting in opposite directions. A bat applies force to a baseball, and the baseball applies an equal amount of force to the bat, but in opposite directions. The difference you see in movement is due to牛顿的第二运动定律(= F / m,通常呈现为F = ma),这表明,物体的质量不加速。18新利最新登入当你弹一个网球砖墙,墙上并加速,但如果你把它的质量代入第二定律方程,加速度是那么小你不会注意到它。

在瓦力的案例中,这两个对象是瓦力自己(包括灭火器,这次他抓住紧密)和灭火器内的压缩气体。当他激活了灭火器,气体与一定量的力量。等量的力量推动瓦力在相反的方向。

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这是合理的吗?灭火器有很大区别在它们包含的气体量多少的压力下,这绝对是内部原因,灭火器可以推动瓦力速度令人印象深刻,特别是考虑到瓦力的低质量。18新利最新登入

7:死亡和大爆炸在《热

如果你相信作家和动画师在宇宙的“飞”,看起来很像魔幻王国的一天结束的时候——完成美丽的烟花。”width=
如果你相信作家和动画师在宇宙的“飞”,看起来很像魔幻王国的一天结束的时候——完成美丽的烟花。
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“菲利普j .弗莱阿末”弗莱和朋友去数十亿年后的未来和见证的结束宇宙,所有的恒星和星系爆炸和衰落。这大约嘲笑一个理论的宇宙,所有物质和能量均匀分散以至于不再与本身,创建一个停滞被称为“热寂”。Professor Farnsworth's throwaway line, "There's the last proton decaying," is a little iffy -- in the most common physics models, protons don't decay.

宇宙的结束不是最终对我们的角色,然而。18新利最新登入他们见证一个新的宇宙大爆炸和一个新的的诞生,上演相同的旧宇宙(甚至Leela都等待一个长期晚弗雷在同一个餐厅,她在旧的宇宙)。的概念大爆炸是准确的在一般意义上,“飞”不准确地描述它。大爆炸并不是在太空爆炸;这是一个爆炸的空间。在宇宙大爆炸,空间本身扩大从一个无限小的点。你不能见证宇宙大爆炸宇宙从一个外部位置,除非你不在(因为他们最终回家我们知道弗雷,法恩斯沃思和本德仍在宇宙)。

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宇宙的重复生死轮回是概念上准确的在一些宇宙学模型,虽然它可能发生在许多不同的机制。最常见的,宇宙可能退缩到一个点,而不是经历热死。这一点(一个奇点)最终会接受另一个大爆炸并重新启动的过程。

6:经典的超人的战斗在一个斜面

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甚至超强超人也用他所有的力量来对抗的力量拉火车下山。
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1940年代的经典超人从弗莱舍漫画工作室奠定了基石顶楼的流行文化的超级明星。“看!在天空!”A great example of Superman battling the laws of physics is an episode titled "十亿美元有限”,他必须停止失控的火车充满了有史以来最大的黄金装船运输。火车某斜坡,超人停止通过抓住最后一车,拖着它上山。那是一个美丽的插图的斜面。

当你把一个物体或表面(包括站在地上),称为法向力力施加一种相反的、平等的力量。这实际上是由原子的微观压缩的力,使固体物质固体。重要的是,法向力总是垂直于表面。

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斜面,像斜坡滚下来的火车,火车正斜率(由于重力)和法向力等量被延后。这些力量平衡。18新利最新登入然而,重力火车向下拉,不是垂直于表面,所以一些组件的引力作用斜坡平行,拉火车下山。这个力的确切数量可以计算出如果我们测量斜坡的角度和知道火车的重量。这个计算是通过方程表示的F =毫克*Ɵ罪。

有两件事抵消向下的力,摩擦和超人。弄清楚自己到底要多大的力拉火车上山是复杂,18新利最新登入超出了我们的范围(有不同的摩擦,我们不知道多少火车汽车重量,等等)。有一件事是肯定的:叙述者不是开玩笑,他说超人,比火车头”更强大。”

5:荷马,他的薯片和我们新的Ant霸主体验失重状态

荷马·辛普森:自由下落,像老板吃点心。”width=
荷马·辛普森:自由下落,像老板吃点心。
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在经典的辛普森一家集“深空荷马,“荷马到空间上航天飞机。在轨道上,荷马经历现实的失重。而荷马的航班(飞行的薯片和ant霸主)是准确的,你的想法为什么荷马和真正的宇航员在轨道可能不是失重。

你从地球越远,重力影响你越少。18新利最新登入然而,在一个地球轨道,这减少重力很小,重力减少了大约10%。所以一个失重无法解释宇航员和荷马漂浮,看似失重。

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那么是什么让荷马浮动?自由落体。当你在地球上,你永远不会直接受到的重力。这是一个力作用在一个距离,和感觉是不可能的。你只接触力的感觉,像一个躲避球击中你的肩膀,或地面抬高你的脚(我们称为法向力)。如果你能消除所有的接触力,你将体验18新利最新登入一种失重的感觉,即使实际的重量和实际的重力作用于你保持不变。你瞥见这一个过山车随着它在急剧上升。在轨道车辆,就好像宇航员经常会在最重要的是过山车。他们下降,但航天飞机也下降了,在地球的一个不变的永恒的自由落体。没有接触力,他们没有经历自己的体重。他们觉得(出现)失重。

4:风险兄弟:Gargantua-1的地球同步轨道

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Gargantua-1的地球同步轨道
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“科学职业经验,“Gargantua-1是巨大的空间站过着更好的生活。这是描述为地球同步轨道,尽管目前还不清楚如果也同步。地球同步轨道意味着地球卫星轨道周期相同。因此,卫星将穿过天空中同一地点(相对于地球上的观察者)每天都在同一时间。这并不意味着它会呆在原来的地方出现在天空,因为卫星可能倾向从赤道轨道。另一种方式来解释:随着地球自转,在地面上静止的观察者是直接从西向东移动,虽然卫星可能在某些南北移动角(不一定是直接的开销)。因为轨道周期是相同的,这颗卫星“满足”在同一时间同一地点在天空每一天。

一个同步轨道是一个特例,沿着赤道卫星轨道,让它在天空中保持相同的相对位置。这个概念被广泛认为科幻作者阿瑟·c·克拉克。

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在实践中,在地球同步卫星(或空间站)或地球静止轨道需要定期使用推进器保持在正确的轨道上。提示:这或许可以解释为什么Gargantua-1,严重失修,遇到一个问题,可能有也可能没有被urine-related,最终下降的轨道和崩溃。

3:奥拉夫存活很长一段下跌“冻结”

除了一些困惑他的脚的位置,奥拉夫生存他漫长的下跌没有并发症。”width=
除了一些困惑他的脚的位置,奥拉夫生存他漫长的下跌没有并发症。
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我们最喜欢的困惑雪人,奥拉夫,经历很多物理、所有的下跌,下跌,滑动和撞到东西他在迪斯尼的“冻结”。

尽管奥拉夫是由时间组成的,他是作为一个坚实的对象。奥拉夫掉下悬崖的时候,他第一次体验重力加速度。地球的重力加速奥拉夫向地球。与牛顿第二定律,我们可以计算这个= F / m。因为他是雪做的,奥拉夫可能不是很密集,所以你可能会觉得他不尽快加速如果他是固体冰做的。18新利最新登入然而,所有物体自由落体加速以同样的速度,不管他们的质量。在某种程度上,不过,他将达到终端速度,在这一点上的空气阻力等于重力加速度,推他,他不再加速。这是一个重要的物理概念,因为终端速度并不取决于奥拉夫的质量,而是在他的形状。更开放的或分散的形状创建更大的阻力,导致较低的终端速度。这就是为什么一位跳伞降落伞作品——它不会让任何轻,它只是增加了她的阻力。

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当奥拉夫撞击地面悬崖的底部,他经历减速(这是一种加速度)。可以活雪人真的生存这样一个秋天吗?幸运的是奥拉夫,地上有一层厚厚的雪。这意味着他的减速是分散到几个额外的分数,而在固体着陆混凝土。使所有的差异,因为扩散力的奥拉夫更长一段时间的减少会损害他,就像你的车慢下来的气囊减速的身体崩溃。

2:难以置信的停止骗子先生的车与一棵树,骗子继续

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车停了,坏人保持向前飞行。
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衬托一群骗子,不可思议的滴先生面前的树干超速的车。汽车metal-crunching停止,但坏人继续前进,直到他们打到仪表板和挡风玻璃,丧失劳动能力。这是牛顿第一定律在起作用。它说,一个对象将继续做已经做的事情,直到一些力量使它做其他的事情。你可能听说过这措辞,”一个静止的物体会保持静止;运动中的物体往往保持运动,”或惯性定律。

本法起初似乎是违反直觉的,因为在地球上有一群看不见的力量作用于对象,在任何时候,导致它们看似违反牛顿第一定律。如果你扔一个球,不应该继续下去吗?将在太空,但地球上的球从空气通过降低摩擦,最终重力让它落在地上(更多的摩擦使它停止)。

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的人在车上,他们前进,推动的椅背上的法向力。当不可思议先生带来了汽车突然停止,骗子继续前进,依照牛顿第一定律。18新利最新登入然而,它不是空气阻力和重力放缓下来,这是固体在他们面前——仪表板和对象挡风玻璃。坏人这些对象施加一个力,使他们停止运动(与汽车一样,突然减速导致一些物理伤害)。

1:伍迪悬吊在拉线在“玩具总动员3”

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伍迪的拉弦抵消重力。把,重力!
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这个场景从《玩具总动员3》是一个伟大的模仿经典的“不可能的任务”天花板掉呕吐。在现场,伍迪挂的,被他拉弦。然后绳子收缩,激活他的内置的录音。这里的物理学是相当简单的——我们在测量工作合力伍迪,看看如果他动作。18新利最新登入

起初,伍迪正在下降,加速向地面重力。字符串被抓在树上,所以现在有一个抵消重力:的张力字符串伍迪拉起来。第二,张力等于重力,所以伍迪挂一动不动。合力作用于他的平衡。

然后在伍迪激活某种机制,大概风字符串里面他的春天。春天额外张力适用于字符串(我们可以把春天作为伍迪的一部分,确定哪些方面的力量作用于对象)。这增加张力超过重力,所以伍迪开始加速上升。18新利最新登入然而,他停止加速,然后在一个恒定的速度移动,这意味着力量平衡出来。春天有一点额外的魅力开始伍迪移动,显然。

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作者注:10的卡通时刻使用真正的物理学

我一直学到很多当我研究和写HowStuffWorks的一篇文章,但是这一个是物理学上的一个严重的速18新利最新登入成课。我理解这些物理定律在概念层面上,但实际上钻下来看公式给了我一个更深的理解。我是站在齐膝深的计算,超人的斜面上的拉力,但不得不削减,因为它太长了。我有很多帮助我的妻子,他是高中物理老师。

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  • Blickenstaff雅各布·克拉克。“大学及以后?在《玩具总动员3》科学。”NSTA. July 13, 2010. (July 2, 2014) http://www.nsta.org/publications/news/story.aspx?id=57577
  • 工程的工具箱,“身体力量倾向于飞机。”(July 2, 2014)http://www.engineeringtoolbox.com/inclined-planes-forces-d_1305.html
  • Hyperphysics”,势垒穿透。”(July 2, 2014) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/barr.html
  • Hyperphysics,“泡利不相容原理”。(July 2, 2014) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pauli.html
  • MinutePhysics,“量子隧穿是什么?”(July 2, 2014) https://www.youtube.com/watch?v=cTodS8hkSDg
  • 物理教室,“斜面”。(July 2, 2014) http://www.physicsclassroom.com/class/vectors/Lesson-3/Inclined-Planes
  • 物理教室,“牛顿第二定律”。(July 2, 2014) http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-3/Newton-s-Second-Law
  • 物理教室,“牛顿第三定律”。(July 2, 2014) http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-4/Newton-s-Third-Law
  • 物理教室,轨道上的“失重”。(July 2, 2014) http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-4/Weightlessness-in-Orbit
  • 布鲁泰克,”布鲁泰克二氧化碳灭火器。”(July 2, 2014) http://www.aespl.com.sg/pdf/FIRE%20EXTINGUISHER-CO2.pdf
  • 科学日报,“地球同步轨道”。(July 2, 2014) http://www.sciencedaily.com/articles/g/geosynchronous_orbit.htm
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