較慢的跑者如何追上較快的跑者?

對於追逐速度更快獵物的捕食者來說,加速度是關鍵

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運動學,即研究運動以及事物如何移動的學科,包含了位置、速度和加速度的概念——但是,正如任何在捉迷藏或跑道上追趕過別人的人都知道,加速度是這個概念中最有趣的元素。

我們中的一些人起步較慢,但在涉及捕食者和獵物,或基本上任何參與追逐的人時,加速度可以產生一些令人驚訝的結果。正如NBC Learn的“NFL橄欖球科學”中的運動學一集所說,“如果沒有加速度和運動學的其他方面,NFL跑衛將很容易成為獵物,橄欖球本身也不會那麼有趣。”

橄欖球運動員、田徑運動員、躲避捕食者的獵物——基本上都想盡快達到他們的最高速度,或者加速。


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所以這裡有一個腦筋急轉彎來幫助你解決這個問題。看看下面的圖表,它顯示了一隻瞪羚(獵物)和一頭獅子(捕食者)的速度隨時間變化的情況。速度,以米/秒為單位,在y軸(垂直軸)上,時間,以秒為單位,在x軸(水平軸)上。

以下哪項對於試圖捕捉瞪羚的獅子來說是正確的?

A. 獅子應該儘可能長時間地追逐瞪羚,以最大化抓住它的機會。
B. 獅子應該追逐瞪羚,直到瞪羚達到它的最大速度。
C. 如果獅子在四秒鐘內沒有抓住瞪羚,它應該放棄追逐。
D. 瞪羚不必擔心獅子,因為它能跑得快大約兩倍。
E. 在追逐的頭兩秒鐘,瞪羚比獅子跑得更遠。

現在想象一下,獅子是一名線衛,瞪羚是一名快速跑衛。在40碼衝刺中,跑衛總是擊敗較慢的線衛。但在真正的比賽中,如果線衛的加速度比跑衛快,他就有機會完成擒抱——但如果他在前四秒鐘內沒有抓住他,他最好還是放棄。(正確答案是 C。)

當然,情況反過來也是如此——如果速度較慢的跑衛能夠足夠快地加速,他可以躲避速度更快的防守後衛,也許可以在防守者抓住他之前到達端區。正如前新奧爾良聖徒隊跑衛“杜斯”·麥卡利斯特在影片中所解釋的那樣,“你會比他更快達到他的最高速度,因此你會比他更成功。”即使你的對手最終跑得比你快,加速度也能讓你成為贏家。

該圖表由新罕布什爾大學的 J.A. Bolker 和 D.C. Meredith 提供,基於來自 Elliott, P.; Cowan, I. M.; 和 Holling, C. S., 1977 年的資料。非洲獅的獵物捕獲。《加拿大動物學雜誌》55(11):1811-1828。

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