雅加达走向圣诞节,圣诞老人或圣诞老人通常是一个有趣的话题。这个圣诞偶像在一列捕捉鹿的飞行火车上,走访家庭,为孩子们送礼物。
但要实现一架飞机,其实并没有那么简单。物理学家说,如果圣诞老人滑翔机有一些重大的修改,包括一对类似于商用飞机的机翼,它们就有飞行的潜力。
根据他们的计算,圣诞老人滑翔机需要的发动机推力相当于美国宇航局土星五号火箭或150架波音747-400飞机生产的发动机。
这列火车还必须以每小时 12.300 英里(每秒 5,500 米)的速度行驶,大约是音速的 10 倍,以产生足够的升力。
这项研究是由莱斯特大学的物理学生撰写的,灵感来自2003年精灵电影中的一个场景,圣诞老人不得不依靠喷气发动机来驱动他的滑翔机。
该研究发表在《物理学专题杂志》上,这是一本供莱斯特学生展示他们工作的特别期刊。
“我们得出的结论是,圣诞老人的喷气发动机必须非常强大,因此他和图胡安人必须获得先进技术,”莱斯特论文的合著者Ryan55说。
“让我们绝对有机会获得一种新型的喷气发动机技术,可以取代圣诞精神的影响,”他写道。
学生希望创建一个简单的模型,将一些基本的物理概念应用于保持火车以保持飞行的问题。
这种计算只考虑了火车的质量和奖品的质量,而不考虑九只鹿和圣诞老人的质量,这是可以“改进”的。
他们假设圣诞老人有一架重达635公斤的19世纪英国海军滑翔机,两侧都装有波音747的一对机翼。
学生们计算了圣诞老人滑翔机在圣诞节前夕雄心勃勃的访问期间保持飞行所需的推力,以及喷气发动机的功率。
为了保持圣诞老人的滑翔机平飞,滑翔机的重量必须与升力相平衡,当空气在机翼上方流动的压力低于机翼下方流动的空气时。
通过权衡世界上“好”孩子的所有礼物,他们计算滑翔机必须以每小时 12.300 英里的速度移动才能产生足够的升力。
以该速度驱动列车的发动机需要提供足够的推力,不仅要保持该速度,还要平衡空气阻力的影响,空气阻力在高速下会更大。
他们知道,这将需要3800万牛顿的推力,大致相当于150台波音747-400发动机或1960年代用于阿波罗任务的土星五号火箭。
虽然这是较轻松的研究论文之一,但它为父母提供了一种有用的证据形式,可以为不相信它的孩子提供证据。
这表明圣诞老人火车理论上可以存在并且可以飞行,并进行一些现代技术改进。
莱斯特的学生此前曾提出几种理论来解释圣诞老人的生动成就,包括计算在一夜之间交付所有奖品所需的速度。
《大学物理专题》杂志允许本科物理学生通过将理论概念应用于温和的想法来撰写和审查论文,从而了解同行评审过程。
“学生们经历的过程模仿了真正的物理学家的研究,他们研究从黑洞到癌症治疗的有趣话题,”莱斯特物理与天文学学院教育主任默文·罗伊教授说。
“我们必须以创造性的方式调查新问题并找到解决方案,我们必须清楚地传达我们的发现,这些结果由同行科学家作为同行评审过程的一部分进行检查,”罗伊说。
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