我们观看复仇者联盟电影的时候,常常为里面绚丽的特效感到震惊,在复仇者联盟3中灭霸通过六颗无限宝石打了个响指,毁灭了整个宇宙一半的生命体。
这一场景引起了国外科学家的注意,他们展开了讨论,存储无限宝石的手套是否可以承载得了那磅礴的能量而不破裂?带着手套打响指这是否可以打得出来?佐治亚理工学院的研究人员通过分析得出结论:灭霸戴着手套可能恰恰不能让他打出响指。
他们研究了不同手指摩擦特性下,打响指的动作,观察不同条件下手指的旋转速度和加速度,最终得出我们人类两根手指之间依靠类似“弹簧和门闩”的机制存储能量,也就是打响指的时候两根手指互相接触挤压,像弹簧一样压缩,两者之间存储着能量,手臂肌肉像提供动力的发动机,摩擦力像门闩一样,打响指的时候迅速把能量释放出来,引起空气震动,完成了打响指这个一过程。这个动作的旋转加速度比专业的棒球投手速度还要快,打响指的时间只有7毫秒,比眨眼的速度快20倍。
参考文献见文尾
研究团队通过高速成像、自动图像处理和拟态动力学模拟等方法,详细分析了各种打响指的过程,他们发现相比“弹簧和门闩”的结构系统相比,手指之间的摩擦力对打响指影响更大。为此他们通过手指套上橡胶套、润滑手套、以及不戴套之间的实验,探究不同摩擦力下最佳打响指的条件。
研究结果表明,打响指的时候手指之间的摩擦力必须存在一定区间内,摩擦力太小,存储的能量不够,无法为打响指提供动力;而摩擦力太大的话,手指滑过彼此的时间更长,动能转化为热能,导致能量的耗散。
而灭霸手上戴着的无限手套是金属材质的,摩擦力不足,两者之间的旋转加速度迅速下降,无法打出毁灭宇宙一半生命体的响指。
这个实验似乎有些“无聊”,但正是这种从生活中启发想法,再深入探究原因才不断地推进社会进步。通过这种巧妙的实验和计算模拟,说明可以进一步探究智能机器人的理论基础,分析手指不同程度之间的摩擦力影响打响指的性能,可以推导到机器人的研究,比如手掌拿捏东西的时候该给什么力,手指材料上有什么选择,提供多少不同的摩擦力等等。
总之,这个世界不需要超级英雄拯救,因为我们有科学家!
(参考文献:doi: 10.1098/rsif.2021.0672)
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