光杠杆

如果以月球为支点,一个人需要距离多远才能

发布时间:2022/8/8 18:14:06   
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古希腊哲学家阿基米德曾经说过“给我一个支点,我可以撬动整个地球”,尽管语气听起来比较狂妄,但是从理论上来讲还真是可行的,但前提是给阿基米德一个可靠的支点。

现在,我们知道阿基米德的自信来自于杠杆定理。那么,我们如果将地球的卫星——月球作为杠杆的支点,一个普通人需要距离月球多远才能将地球撬起来呢?不过在回答这个问题之前,我们首先要简略地了解什么是杠杆定理。

“以小博大”的杠杆定理

杠杆定理的内容很简单,即动力×动力臂=阻力×阻力臂,这是一个简单明了的公式。换句话来说,就是动力臂是阻力臂的多少倍,那么你撬动某个东西所花费的力气就是这个东西所给予阻力的几分之一。

当阻力以及阻力确定下来的时候,动力臂越大,需要的动力就越小。这就是撬动地球最根本的原理。

由于地月的平均距离是确定的,在理想条件下,要撬动地球的人距离月球这个支点越远,那么这个人所花费的力气就会越小。

这个人要距离月球多远?

在简单的了解完杠杆定理后,我们就开始计算动力臂的大小,即撬动地球的人距离月球的距离。

首先,地球的质量是5.*10^24千克,为了简化计算,我们将地球的质量约化为6*10^24千克;其次地月的平均距离约为38万千米,即3.8*10^5千米;最后,我们假设撬动地球的人的体重是60千克。

这样,我们把数据代入杠杆定理的公式。在得出具体的数据之前,我们单凭地球与人的质量,就可以估计出月球与人的距离是地月距离的10^23倍,在乘上地月距离后,最终得到的数据是月球与人的距离是3.8*10^28千米,换算成光年大约是4*10^15光年,而目前人类能够观测到的宇宙直径是亿光年,换算成科学计数法是9.3*10^10光年。

如果你真的以月球为支点撬动了地球,那么恭喜你,你开拓了人类观测宇宙范围的极限。

要多久才能撬动地球1厘米?

通过简单的计算,如果地球一端稍微抬高1厘米,那么在另外一端,则要在宇宙空间中划出一个超长距离的弧,这个弧的长度约为10^21米。

如果这个人能够在1秒的时间内将重60千克的物体抬高1米(举高物体需要缓冲时间,这已经很不容易了。),即使是这样的情况下,仍然需要10^21秒,换算成以年为单位的数值,则是将近3万亿年,宇宙形成的时间(亿年)和这个相比简直是小巫见大巫。更不要说,要将地球撬成和人平起平坐的情况,还要再在3万亿年的基础上乘上月球的直径。

通过上面的例子,我们要明白理论可行和实践可行还是有很大区别的,但是理论仍然能为实践提供解决问题的方法,这就是科学的魅力。



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