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“看不见的盒子”里的物理知识

“看不见的盒子”挑战

操场上,一位女生站得笔直,过了一会儿,她弯下腰,用右手摸了摸她的前方,那里似乎放着个看不见的物体。她直起腰,抬起右腿,右脚似乎踩在了这个看不见的物体上,左腿奋力一跃,整个人在空中停滞了一瞬,然后向前落地。

这是美国社交网络上风靡一时的视频,视频出自美国德克萨斯州一所高中的拉拉队长,视频中的女生就是这位拉拉队长。而她所做的,就是广受欢迎的“看不见的盒子”挑战。你大概不会为此发出惊叹,因为你也许会认为那里确实存在着一个盒子,只是因为它是透明的,所以视频上看不出来,又或者是在制作视频的过程中,人为地将盒子抹去。

然而,那个“盒子”的的确确是不存在的,她的膝盖前方只有空气。当然,视频拍摄的地点不是火星不是月球,也不是任何失重的地方,而是地球上某一所中学的操场上,她的确在空中停滞了,在重力存在的情况下。

这似乎很神奇,这位女生是否有超能力?一时间,人人都想尝试一番,掀起了一股挑战热潮。

“看不见的盒子”科学吗?答案是肯定的。

“盒子”里的物理

一位物理学家用视频分析技术分析了女生上传的视频。首先,他绘制出了垂直方向上女生右脚的位置随时间推移的变化图。整个动作的过程持续了0.8秒,从绘制出的图像可以看出,女生右脚在大约0.35秒至0.55秒这段时间内高度没有发生变化,处于静止状态。也就是说,她的右脚在空中停滞了大约0.2秒。0.2秒似乎非常短暂,但这0.2秒已经能够给人留下她悬空的印象,并且我们眼睛的关注点、注意力的集中点就在她的右脚上,所以能够很快地捕捉到这0.2秒的停留。

我们知道盒子并不存在,女生的运动可以看作是抛物运动,忽略空气阻力,她在运动过程中,垂直方向上只受重力作用,所以,她应该持续地以9.8m/s2的加速度下落,但是,为什么她整个人在以这样的加速度下落,右脚却能够保持静止呢?

其实答案并不复杂,下落的是她的重心,而她整个人的重心并不在右腿上。如果你观察的是女生的左腿或者是她的躯干,你就会发现其实她并没有静止。能够做到短时间内重心下落,而局部保持静止,虽然这个时间可能很短暂,但这个空中停滞的表演是完全可行的。

这位物理学家再次使用视频分析技术,根据女生整体的质量分布,绘制出了整个运动过程中她的四肢及躯干的重心随时间变化的图像。从图像上,可以很明显地看出,她的躯干重心的移动路线呈抛物线,而相较于其他部分,她右腿的重心位置几乎没有什么变化。她的左腿重心位置大约在前0.33秒的时间内一直低于右腿重心,在0.33~0.6秒这段时间内则高于右腿重心,显然在这段时间内,左腿跳得很高。也就是说,右腿姿势不变,左腿做了完成了整体的弹跳动作。

从视频上看,要完成这样一个动作似乎挺简单,其实,这并没有看上去那么容易。想要挑战成功“看不见的盒子”首先要具备两个条件。

第一,要跳得够高。你跳得越高,能够维持静止的时间就越长。因为你的整体是做抛物运动的,跳得高了,重心下落的时间就越长。如果想要在空中停留0.5秒,那你大概要跳30厘米高。这个高度看起来并没有那么高,但其实没那么容易达到。

第二,你需要很好的弹跳力。为了实现“看不见的盒子”,你需要保持一条腿几乎静止,也就意味着你只能用另一条腿进行跳跃,这就需要考验你的弹跳能力了。

明白了其中的物理原理,你是否跃跃欲试了呢?开始挑战“看不见的盒子”吧。

挑战“看不见的盒子”

首先,用手摸一摸你的前方,造成盒子存在的假象,让观众相信那儿有一个看不见的盒子,当然,你也可以说服自己盒子的确存在,毕竟有时候心理作用十分强大,说不定就能够帮助你挑战成功。

其次,屈起你的一条腿,固定好。记住好像脚踩盒子顶部,收紧腿部肌肉。然后起跳吧,用你的另一条腿奋力跳跃,让它高于静止的那条。最后落地,恭喜你,挑战成功。

对于运动员、舞者和经常练普拉提或瑜伽的人来说,完成“看不见的盒子”挑战更容易一些,因为他们通常有强壮、发达的髋部来支撑维持腿的位置静止。而其他人,多加练习,挑战成功也并非不可能。

请接收“看不见的盒子”挑战,跳跃吧!

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