Bereken hoe snel Quicksilver beweegt in X-Men Apocalypse


Hoe snel is het X-Men-personage Quicksilver, ook bekend als Peter Maximoff (en zoon van Magneto)? Dit zou een populair gespreksonderwerp zijn bij de stripboekbalk – als er een balk met stripboeken bestond. Het bestaat zo, ik moet gaan.

We kunnen deze vraag met klem beantwoorden, te beginnen met een scène uit de film van 2016 X-Men: Apocalyps. Daarin arriveert Quicksilver bij Xavier's School for Gifted Youngsters (het herenhuis X-Men). Juist als hij daar aankomt, realiseert hij zich dat hij bezig is met opblazen. Dat betekent dat het aan Peter is om iedereen te redden. Hij maakt meerdere reizen in en uit het landhuis om de studenten in veiligheid te brengen. En dit is waar ik zijn snelheid zal inschatten.

Preemptieve opmerking. Ja, ik weet dat het gewoon een film is. Ja, ik weet dat het niet echt is. Kan me niet schelen. Dit is hoe ik mijn waardering voor superheldenfilms laat zien, door de bewegingen van de natuurkunde te verwijderen. Dat is precies wat ik doe.

Snelheid berekenen

Stel dat ik over de binnenplaats ren, een boom aanraak en dan terugkom naar waar ik begon. Als ik weet hoe lang dit duurt en de totale afstand, kan ik de gemiddelde snelheid als berekenen:

Rhett Allain

Dat lijkt eenvoudig, maar ik moet erop wijzen dat dit de gemiddelde snelheid is. Dat is wat je krijgt als je de afgelegde afstand (Δs) deelt door de tijd die het kost (Δt). Verwar dit niet met de gemiddelde snelheid. Normaal, wanneer we gemiddelde snelheid zeggen, hebben we het over de vectorsnelheid. Dit hangt af van de begin- en eindpositie van de beweging. Als ik naar de boom en terug loop, zou mijn gemiddelde snelheid de nulvector zijn.

Nu moet ik gewoon de afstand, de tijd en de giek schatten – ik heb de gemiddelde Quicksilver-snelheid. Dat klinkt natuurlijk eenvoudig, maar er zijn enkele problemen. Ik moet een paar dingen schatten. Zoals:

  • De totale tijd die Quicksilver nodig heeft om al deze mensen te redden.
  • Het aantal ritten dat hij in en uit de X-Men Mansion maakt.
  • Het percentage van de tijd dat hij rent versus de tijd die hij besteedt aan het maken van dwaze gebaren en het spelen met spullen.

Laten we beginnen met de eenvoudigste schatting-de tijd. Quicksilver lijkt (op de een of andere manier) de explosie goed op te merken wanneer deze in het landhuis begint. Ik heb geen idee hoe hij weet dat het explodeerde. Hij kan het onmogelijk horen, want het geluid zou meegaan met de schokgolf. Hij kan de explosie ook niet zien omdat hij in het landhuis is. Oh nou ja. Ik denk dat het er niet toe doet. Maar toch – de totale tijd moet de tijd zijn die nodig is voor de schokgolf van de explosie om uit te breiden naar de buitenwerf. Dat is hoeveel tijd Quicksilver heeft om iedereen eruit te halen.

Dus hoe snel is een explosie? Natuurlijk is dit geen gewone explosie. Het is op de een of andere manier verbonden met zijn aartsvijand, Apocalyps – het is niet een of ander conventioneel op chemicaliën gebaseerd explosief. Maar toch, dat is een goede plek om te beginnen. De snelheid van een expanderende schokgolf wordt de detonatiesnelheid genoemd. Gelukkig heeft Wikipedia een tabel met detonatiesnelheden.

De langzaamste detonatiesnelheid is van ammoniumnitraat met een snelheid van 2700 m / s en de hoogste (DDF) is ongeveer 10.000 m / s. Om dit snelheidsbereik mogelijk te maken, ga ik een detonatiesnelheid van 6000 +/- 3000 meter per seconde gebruiken. De "+/-" betekent "plus of minus", om het bereik van onzekerheid weer te geven. Ik ga dit gebruiken voor al mijn schattingen.

Nu heb ik de ontploffingsafstand nodig. Laat me dit noemen dY (voor afstand tot de tuin). Ik heb geen idee waar dit landhuis is, dus ik ga gewoon raden dat de afstand 100 +/- 50 meter is. Voor alle duidelijkheid, met deze notatie betekent dit dat de echte yard-afstand ergens tussen 50 meter en 150 meter ligt. Ik kan deze twee schattingen samenvoegen om de totale tijd te besparen.

Rhett Allain

Ik ga er nog geen waarden in stoppen. Ik zal dat aan het einde doen. Maar het volgende dat ik moet schatten is het totale aantal ritten dat Quicksilver in en uit het landhuis maakt. Dit is niet zo moeilijk, want je kunt gewoon naar de clip kijken en het aantal keren tellen dat hij iemand grijpt (soms grijpt hij twee mensen). Met mijn vingers en tenen tel ik 21 ritten. Ik noem deze variabele N en laat deze gelijk zijn aan 21 +/- 1 (in het geval dat ik er een heb toegevoegd of een gemist).

Nu ik het aantal ritten, de reisafstand (naar de werf) en de totale tijd heb, heb ik zo ongeveer alles wat ik nodig heb. Ik kan de totale explosietijd door het aantal verplaatsingen verdelen om de tijd voor één reis te krijgen. Het enige probleem is dat dit niet helemaal werkt. Quicksilver moet zich gedragen als een kind en stoppen en spelen met dingen terwijl mensen worden gered. Ik kan niet echt inschatten hoeveel tijd hij verspilt sinds de film in slow motion speelt. In plaats daarvan ga ik het percentage van de totale tijd verspild schatten. Laten we dit P noemenw (percentage verspild) met een waarde van 10 +/- 10 procent. Dat betekent dat de tijd voor een reis naar en uit het landhuis kan worden berekend als:

Rhett Allain

Nu voor de laatste uitdrukking. Dit is waar je op hebt gewacht. Dit is de uitdrukking voor de snelheid van Quicksilver.

Rhett Allain

Dat is een mooie vergelijking. Ik vind het leuk. Let hier iets op? De yard-afstand doet er niet toe (deze annuleert). Omdat zowel de totale tijd als de totale afstand afhangen van deze yard-afstand, neemt deze niet weg in de gemiddelde snelheid. Zien – we schatten dat voor niets.

Maar hier komt het beste deel. Nu ik zowel schattingen als onzekerheden heb voor de schattingen, kan ik een waarde krijgen voor de Quicksilver-snelheid MET ONZEKERHEID. Ja, ik kan een bereik krijgen voor zijn snelheden. Het gaat geweldig worden. Dus, hoe bereken je de snelheid wanneer de hoeveelheden onzekerheden hebben? Dit is de nachtmerrie van je inleidende cursus fysica van fysica. Maar wacht. Ik ga het eenvoudig maken. Ik zal de "crank three times" -methode gebruiken voor het berekenen van onzekerheden. Dit is hoe het werkt.

  • Bereken de snelheid. Negeer alle onzekerheden.
  • Bereken de minimum snelheid. Gebruik de waarden die de laagst mogelijke snelheid geven. Merk op dat als je door de tijd deelt, je de grootst mogelijke tijd zou gebruiken om de kleinst mogelijke snelheid te krijgen.
  • Bereken de maximumsnelheid. Dit is net als de minimum snelheid, behalve dat dit het maximum is.

Voor het definitieve antwoord zal ik de gewone snelheid rapporteren en de onzekerheid in deze snelheid is het gemiddelde van de afwijking van de maximum- en minimumwaarden. Dat is het. Laten we het doen. Natuurlijk ga ik dit opschrijven als een pythonscript, zowel omdat het gemakkelijker is en omdat dat betekent dat je de waarden kunt veranderen als je wilt (ik weet dat je dingen wilt veranderen).

Oké, gewoon voor de duidelijkheid. Dat geeft Quicksilver een snelheid van 280 +/- 188 kilometer per seconde (of, als je erop staat te denken in mijlen per seconde, 174 +/- 117 mps). Ja, dat is veel sneller dan de snelheid van het geluid, maar veel langzamer dan de snelheid van het licht. Dat is ongeveer het juiste bereik van snelheden. Maar wacht. Er zijn nog te veel vragen onbeantwoord gebleven. Hier zijn enkele huiswerkvragen.

Huiswerk

  • Schat de versnelling van Quicksilver als hij op snelheid komt en dan stopt. Vind de waarde van deze versnelling in eenheden van "g's" waarbij 1 g = 9,8 m / s2.
  • Op een gegeven moment gooit Quicksilver een aantal mensen uit het raam. Hoe snel zouden ze moeten worden gegooid en in welke hoek?
  • Schat de versnelling van de mensen uit het raam gegooid als ze botsen met de gordijnen (die ze vangen).
  • Wat zijn een andere berekende snelheid van Quicksilver uit andere scènes? Hint: Ik weet dat dit daar is sinds ik het heb geschreven, maar je moet ernaar zoeken. Oh, hoe zit het met Flash? Hoe snel is hij?
  • Aan het begin van de scène eet Quicksilver een twinkie op. Hoeveel twinkies zou hij moeten eten om voldoende energie te krijgen om al deze mensen te redden?
  • Hoe zit het met luchtweerstand? Schat de luchtweerstand op een mens die zo snel loopt.
  • Hij laat ook in het begin de twinkie gaan. Het lijkt erop dat het gewoon in de lucht zweeft, maar dat doet het niet. Nee, het valt maar de dingen draaien in super slow motion. Gebruik dit om de slow motion-snelheid van de film te schatten.
  • Schat de coëfficiënt van statische wrijving tussen Quicksilver en de grond om te lopen zoals hij doet.

Nog een laatste punt. Ik denk niet dat Quicksilver snel werkt. In plaats daarvan denk ik dat hij de mogelijkheid heeft om de tijd te beheersen. Hij kan de tijd om hem heen vertragen, zodat het lijkt alsof hij hard aan het rennen is. Dat betekent dat hij geen superhoge versnellingen of wrijvingscoëfficiënten en zo hoeft te hebben. Maar wat maakt het uit hoe hij werkt. Hij is nog steeds een superheld.


Meer Great WIRED Stories