誰將獲勝:松鼠、大象、豬還是安全衛?

我們設定了一場虛構的40碼衝刺賽,以探索速度和加速度的物理學原理

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如果你想成為一名職業橄欖球運動員,你最好開始練習你的40碼衝刺。正如NBC Learn關於運動學、運動、速度和加速度的片段所展示的那樣,這是評估球員速度和加速能力的黃金標準。

人類需要大約10碼才能達到最大速度,因此40碼實際上是對加速和速度的測試——不像更長的衝刺,比如100米,更側重於跑步者保持最大速度的能力。加速度取決於跑步者相對於自身質量能夠施加到地面(並因此獲得反作用力)的力的大小。因此,你越小,就越容易快速加速。這就是為什麼體操運動員通常身材矮小——他們必須能夠產生相對於自身質量的巨大力量,以便加速到足以奔跑並連續完成多個翻轉。想象一下一個進攻線鋒試圖這樣做!外接手、跑衛和防守後衛不像線鋒那樣體型龐大,因此他們是非常好的加速者,這也是他們在40碼衝刺中可以輕鬆超過後者原因之一。


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目前,沒有標準的方法或變數來量化人類或動物的最高加速度。原因之一是:該變數在達到最高速度之前會隨著每一步而變化,使得一個有形的數值成為一個移動的目標。因此,比較人類和其他動物的最高加速度是困難的。儘管如此,小型動物更擅長加速,這是真的——例如,想想松鼠如何快速地衝上樹幹。

說到松鼠,想象一下一場40碼衝刺賽,參賽者包括外接手、安全衛、鴕鳥、大象和豬——誰會贏? 南方衛理公會大學應用生理學和生物力學教授彼得·韋揚德說:“鴕鳥會輕鬆獲勝,然後可能是外接手、安全衛、松鼠、豬,最後是大象。”

鴕鳥雖然比人類大,但它是為速度而生的。“解釋鴕鳥速度快的最簡單的方法是它有長腿,”韋揚德說。它還用腳趾奔跑,看起來像向後彎曲的膝蓋實際上是它的腳踝。這種鳥的大部分腿部肌肉都位於短股骨上,因此加速和保持速度的任務留給了長而輕的四肢。

擁有較長的腿,特別是相對於自身質量而言,也讓人們有更多的時間將力施加在地面上。“你唯一能改變速度的時候是你的腳踩在地上的時候。你向後推地面,反作用力使你向前走,”韋揚德解釋說。速度快的人相對於他們的體重來說,更用力地踩在地面上,並且持續時間更短。

40碼衝刺賽的賠率如何? 我們的競爭者達到的最高速度是多少?韋揚德給出了他的評估:

鴕鳥:這種大型鳥類的最高速度約為每小時35英里。

外接手:最敏捷的外接手最高時速約為每小時25英里。

安全衛:安全衛通常不如外接手快,因為他們往往體型更大,並且佩戴更多護具,因此他們的最高時速可能約為每小時22英里。

豬:速度各異——未馴化的豬可能達到大約每小時16英里,上下浮動三到四英里。

松鼠:這種堅果齧齒動物在狀態良好時,可以以高達每小時14英里的速度狂奔

大象:儘管體型大得多,但它們衝刺的速度與松鼠大致相同

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