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地球到月球用飞行器需要多长时间(从地球到月球需要多长时间?)

导读 据《连线杂志》报道,宇航员尼尔阿姆斯特朗成为第一个登上月球表面的人。现在是阿波罗11号宇航员登陆月球50周年。虽然已经过去了50年,但人

据《连线杂志》报道,宇航员尼尔阿姆斯特朗成为第一个登上月球表面的人。现在是阿波罗11号宇航员登陆月球50周年。虽然已经过去了50年,但人类能够成功登陆月球仍然是一件非常奇妙和神秘的事情。

正如约翰肯尼迪所说,我们做这些事情不是因为它们很容易,而是因为它们很难!专家们也打开了思路,提出了一些好的物理问题,比如让大家计算一下从地球到月球需要多长时间。

先解决一些实际问题吧!显然,如果我们从地球骑到月球,我们需要在地球和月球之间建立一条超级电缆。如果你选择接受这个任务,你将骑一辆漂亮的白色NASA自行车,它有特殊的轮子,可以沿着电缆向前行驶(假设没有自行车摩擦造成的能量损失)。而且,由于轮子和缆绳的特殊设计,轮子只能向一个方向滚动,所以如果你停下来休息一下,就不会从空中掉下来。

需要注意的是,这种“登月计划”并不适合阿波罗任务。1961年,肯尼迪在国会会议上宣布,人类将在十年内登陆月球!1969年7月,阿波罗11号仅用了4天就成功登陆月球,但骑自行车到达月球可能没那么快。

从地面开始!

在开始月球自行车计划之前,我们需要一些真实的数据。首先,地球离月球有多远?因为月球绕地球的轨道不是完美的圆形,所以没有准确的答案。我们用每月24万英里(38.4万公里)的平均距离来计算。

现在,你可能认为一个人可以骑自行车每小时15英里,这样你就可以计算从地球到月球的旅行时间。不要。你可以在平坦的道路上以每小时15英里的速度行驶,但是骑自行车去月球是完全不同的。你会像山一样向上行驶。

在这之后,距离计算是一件非常复杂的事情。当你离地球越远,地球的引力就会不断减小。每天,同样的努力会让你走得更远。最后,当你靠近月球时,它会变成一条“下坡路”,你可以滑行。

因此,我们不能用速度来计算骑到月球的时间。艾伦计算人们的身体产出。如果你是环法自行车手,每天骑6个小时就能产生200瓦的电能。

接下来,我们需要通过自行车计算出地球到月球的最短距离,为33,354Y,引力场强度的单位为G(牛顿/克),引力势能(UG)的公式如下。

在这个公式中,m是重量(公斤)。由于物理输出(p)是能量除以时间变化的对应值,因此可以用物理输出计算行程时间(t),对应的计算公式如下。

为什么要用地球和月球之间最短的距离?我们很快就会知道。首先,让我们快速检查一下:假设一个骑自行车的人平均体重为75公斤,身体输出功率为200瓦。开车爬1米需要多长时间?根据这些数据,我得到的时间是3.675秒。

这个时间太长了吗?如果你觉得3.675秒爬1米高的楼梯有点慢,但换个角度看,人体3.675秒的物理输出确实是极限值,那么用这个计算公式是合理的。

挑战重力!

我们去月球旅行时能在地球上做同样的事情吗?问题出在g .由于地球和月球的引力效应不同,走同样的楼梯所消耗的物理能量也会完全不同,引力场会随着人们离地心距离的增加而逐渐减弱,所以我们可以用下面的公式来计算引力场的值。

在这个公式中,如果你是空间中的一个灰点,我们可以用右边的方程来计算这个灰点的引力值,其中G是引力常数,ME是地球的质量,R是从地核到你的矢量。

但是你需要考虑地球的引力和月球的引力,所以我们在方程中再加一项,假设月球质量为mm,地球到月球的距离为r,那么就可以得到总引力场的数值公式。

事实上,将G的值计算为正值是不现实的,但它可以与之前计算的地球表面的值相匹配。下图显示了地球到月球的重力场值随旅行时间的变化。

从地球开始,引力场为9.8 N/kg。月球表面的引力场方向相反,数值为1.6 N/kg,这也证明月球引力场的强度约为地球的六分之一。

在大多数月球乘坐中,重力的值不是零,但它非常小。起初,由于高重力,骑起来很困难。然而,当你骑到10000英里时,地球的引力只有地球表面的10%,地球和月球之间的平均距离是24万英里。之后骑行速度会越来越快。当你接近月球表面时,这将是一条下坡路。

骑自行车去月球需要多长时间?爬山只需要267天!

我们有一个计算引力场的公式,可以根据人体的物理输出反复计算旅行时间,但不能完全代表整个旅程。当骑车人接近月球时,相当于走下坡路。随着重力的降低,相应的物理输出也随之降低。

我们的计算表明,自行车从地球到月球的“上坡路”只需要2。

67天!这个数据令人惊讶。骑手的平均速度是每小时37英里。当然,267天必须是24小时不间断的高强度蹬车。相反,如果每天踩6个小时的踏板,需要的时间将是——1068天的4倍,也就是说,差不多需要3年。这个数据没有完全包括地球和月球之间的旅程。

该计算不包括最终ld。

quo;下坡路”旅程呢?一个选择是停止踩踏板,你基本上会以相同的速度继续前进,直到你距离月球非常近,但此时骑行速度仍然是非常快的,一旦你到达月球表面,就会像陨石一样碰撞在月球表面,“下坡路”的速度有多快呢?

接近月球表面时自行车的行速速度变化曲线图

是的,这是一辆非常快的月球自行车,在持续骑行第258天时,你的速度将达到100米/秒,大约一周左右之后,你的骑行速度将达到1000米/秒。

当引力场变得非常小的时候,骑手所有的能量都用于加速,实际上我们的计算公式存在一个错误,真实情况很可能是越来越快,我的计算公式中将所有人体的能量转化为引力势能。

但是当引力场较低时,真的不需要太多时间“向上”移动,所以你最终会以超快的速度结束旅程,这个计算公式未直接考虑到动能的变化,假设骑手每一步开始时速度为零,但是我仍然认为整体时间计算是合理的,毕竟很难做到非常精确,我认为宇航员还是尽可能选择火箭发射登陆月球,从地球骑自行车所需的时间太漫长,而且需要考虑的因素很多,这一旅程并不容易。

骑自行车到月球需要考虑的因素

在这项计算中,假设骑手体重是75公斤,这个数值非常小,因为它并不包括自行车的重量,如果你将骑手的总质量改为100公斤或者200公斤,旅行时间将是多少呢?

如果你不吃食物,就不能骑这么长时间,基于100公斤的骑乘质量,要吃多少三明治才能到达月球?

为了实际从地球骑自行车抵达月球,必须建造一根钢制缆绳,很显然,地月平均距离是24万英里,这根钢制缆绳的建造成本并不低,地月系统并非持续保持静止状态,相反,它们一直处于运行旋转,并且会自转,这些因素都会改变骑车到达月球的时间。

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