灭霸:我要毁灭这个宇宙,物理:不,你不行

物理学拯救世界~
想创下一项非凡的运动记录吗?事实证明, 不只是运动员, 每个人都可以创下这项记录:只要打个响指就好了!
佐治亚理工学院的研究团队近期发表的研究表明, 当我们打出一个完美的响指时, 就会产生在目前人体上观察到的最大角加速度——160万°/s2 。 这个速度, 可是要比职业棒球投手的手臂旋转加速度还要更快 。

灭霸:我要毁灭这个宇宙,物理:不,你不行

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“在公元前300 年人类就开始打响指了, 但是现在才开始对其进行科学研究 。 ”| doi.org/10.1098/rsif.2021.0672
在创下世界记录之前, 你可能需要先知道打响指的原理, 这样才能研究出属于自己的“打响指秘笈” 。
当我们打响指时, 中指和大拇指会挤压在一起, 两根手指朝相反的方向用力, 然后中指将会击打在大拇指根部的肌肉上 。 但是, 打响指不仅仅需要中指和拇指的参与, 而“啪“的一声也并不是从两个手指上传出来的 。
在打响指的手势中, 小指、无名指会配合其他手指构成一个谐振空腔, 而中指和拇指则形成了一个喇叭的形状 。 当中指击打肌肉后, 空腔内的空气就会反复震荡, 产生响声 。
灭霸:我要毁灭这个宇宙,物理:不,你不行

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因此, 想要打出一个清脆响亮的响指, 首先要调节好手的姿势, 保证手指之间形成空腔 。 而另外一个“秘笈“, 就是要让拇指和中指之间达到一个近乎完美的摩擦力 。
事情还要从一部电影说起 。 当佐治亚理工学院的两名学生去看了《复仇者联盟:无限战争》后, 忽然对里面“灭霸打响指“的场面产生了好奇 。 在电影中, 当灭霸戴着金属手套打了个响指后, 世界上将会消失一半的生命 。
但实际上, 根据物理学的原理, 灭霸并不能打出那个响指 。
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灭霸:我宝石都装了就和我讲这个?| Giphy
打响指是一种高速运动, 其实并不只是人类掌握了这项高速运动的秘诀, 很多生物体都将这种运动作为自己的生存技能, 就比如当捕蝇草的叶片受到刺激时, 会在大约100ms内快速闭合 。 因此, 研究者们为这些运动开发了一个通用框架:闩锁介导的弹簧驱动系统(Latch-mediated springactuation, LaMSA) 。
打响指前, 拇指用力按压中指 。 中指就像是图中的弹簧, 被按压时存储了很大的弹性势能, 而在弹簧忽然松开时, 根据动能定理, 中指积累的弹性势能转化为动能, 中指就会加速弹开 。
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打响指的“弹簧与闩锁“框架 。 中指就相当于弹簧 。 | doi.org/10.1098/rsif.2021.0672
当中指“弹簧”达到平衡时, 它就会达到最大速度 。 研究者们使用4082fps的高速成像才捕捉到了打响指的运动过程, 他们发现, 打响指这项动作仅需要7ms就能完成 。 也就是说, 它比眨一次眼的时间(150ms)还要再快20多倍 。
而这一个响指, 正是在7ms的时间内达到了7800°/s的最大旋转速度, 以及160万°/s2的旋转加速度 。
【灭霸:我要毁灭这个宇宙,物理:不,你不行】另外, 在打响指的LaMSA系统中, 指间的摩擦力对打响指的速度起到了决定性的作用 。
研究者使用不同材料来控制指间的摩擦系数 。 为了模拟一双汗手, 他们为手指带上了润滑的丁腈手套 。 其次, 又用乳胶手套来模拟更大的摩擦系数的情况 。 当然, 为了证明灭霸打不出响指, 研究者还给手指戴上了金属指套 。


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