Liệu MJ Có Thực Sự Giữ Chặt Khi Spider-Man Nện Dây?

Tôi là một người hâm mộ lớn của Spider-Man. Không phải vì phiên bản của Tom Holland. Không phải vì phiên bản của Andrew Garfield hoặc thậm chí là của Toby McGuire. Đó là nhờ vào những cuốn truyện tranh mà tôi đã đọc khi còn là một thiếu niên. Tôi đã là người hâm mộ Spider-Man từ rất lâu.

Nhưng với sự hâm mộ lớn cũng đến trách nhiệm lớn... để phân tích trailer. Tôi sẽ nhìn vào (từ góc độ vật lý) trailer mới nhất của Spider-Man: No Way Home, được phát hành vào ngày 17 tháng 12. Nó bắt đầu ngay từ nơi bộ phim trước kết thúc - với Spider-Man đang đu dọc qua thành phố cùng bạn gái của anh ấy, MJ.

Tôi muốn ước lượng lực cần thiết để MJ giữ chặt lấy Spidey trong một trong những cú đu này chỉ bằng cánh tay của cô ấy. Điều này sẽ đòi hỏi một số ước lượng dựa trên phân tích video của trailer và hiểu biết về một số khái niệm vật lý cơ bản. Hãy bắt đầu.

Giữ Chặt Trên Một Dây Lưới Tĩnh Lặng

Hãy bắt đầu với một số lực đang tác động lên MJ. Giả sử cô ấy và Spider-Man đang đứng im và treo từ một dây lưới dọc. Để làm cho mọi thứ đơn giản hơn, hãy giả sử Spider-Man không giúp cô ấy duy trì đứng lên. (Có lẽ anh ta đang bận bịt tơ hoặc gì đó.) Nếu cô ấy đang giữ chặt lấy Spider-Man, đó giống như cô ấy chỉ đang giữ chặt lấy dây lưới bản thân cô ấy - và điều đó dễ vẽ hơn. Đây là một sơ đồ cho thấy các lực đang tác động lên cô ấy:

Chỉ có hai lực cần xem xét. Thứ nhất, có lực hấp dẫn kéo xuống (được gắn nhãn là mg). Đây thực sự là một tương tác giữa khối lượng của cô ấy (m) và khối lượng của Trái Đất. Chúng ta có thể đại diện cho phần của Trái Đất trong tương tác này bằng trường hấp dẫn (g) có giá trị khoảng 9.8 newton/kilogram.

Lực thứ hai là lực nâng đẩy từ dây lưới. Thường gọi lực này là một lực căng và sử dụng ký hiệu T.

Còn những mũi tên đó thì sao? Điều đó chỉ đơn giản là cả hai lực đều là vectơ. Vectơ là những lượng mà hướng rất quan trọng.

Chúng ta biết một vài điều về lực tác động lên một vật và chuyển động của vật đó, còn được gọi là gia tốc (a). Điều này được gọi là định luật thứ hai của Newton, và nó trông như thế này:

Trong trường hợp MJ giữ chặt trên một dây lưới tĩnh lặng, gia tốc của cô ấy là không, tức là zero mét mỗi giây mỗi giây (m/s²). Điều này có nghĩa là lực net cũng phải là zero newton. Vì chỉ có hai lực trong hướng dọc, độ lớn của lực căng nâng lên phải bằng với lực hấp dẫn hướng xuống (mg). Vì vậy, trong trường hợp này, cô ấy sẽ phải giữ chặt lấy dây lưới với sức mạnh bằng với trọng lượng của mình. Hầu hết mọi người đều có thể làm được điều đó - ít nhất là một chút.

Giữ Chặt Trên Một Dây Lưới Đang Đu

Vấn đề trở nên phức tạp hơn một chút khi MJ và Spider-Man đang đu, thay vì chỉ đứng đó. Khi một vật đang chuyển động theo quỹ đạo tròn, nó có gia tốc khác không. Chúng ta gọi điều này là gia tốc trọng tâm, hoặc 'trọng tâm hướng vào.' Hướng của gia tốc cho một vật chuyển động theo quỹ đạo tròn trỏ về phía trung tâm của vòng tròn. Điều này có nghĩa là phải có một lực kéo vật đó và cũng trỏ về phía trung tâm.

Dưới đây là một bài thể hiện vui nhộn để cho thấy cách điều này hoạt động. Tôi sẽ đưa một quả bóng bóng đá được buộc vào một sợi dây quay quanh trong một vòng tròn.

Khi tôi buông sợi dây, quả bóng dừng lại trong quỹ đạo tròn. Điều này xảy ra vì ngay khi tôi buông dây, không còn lực nào kéo về phía trung tâm nữa và quả bóng dừng lại trong quỹ đạo tròn.

Tuy nhiên, nó đã ở trong chuyển động, nên nó vẫn tiếp tục chuyển động theo một đường thẳng (nhìn từ phía trên). Nếu bạn nhìn nó từ bên cạnh, nó sẽ theo một quỹ đạo parabol, giống như bất kỳ vật thể nào được ném đi.

Còn về độ lớn của gia tốc trọng tâm thì sao? Nó phụ thuộc vào hai điều: bán kính của vòng tròn và tốc độ (độ lớn của vận tốc) của vật.

Điều này có nghĩa là bạn càng di chuyển nhanh trong một vòng tròn, gia tốc trọng tâm càng lớn. Ngược lại, bán kính của vòng tròn càng lớn, gia tốc trọng tâm càng nhỏ.

Bây giờ hãy quay lại với MJ và Spider-Man. Nếu họ đang đu thay vì chỉ đứng đó, họ có gia tốc khác không. Nếu nhìn vào khoảnh khắc họ ở dưới cùng của chuyển động đu, biểu đồ lực sẽ thay đổi. (Một lần nữa, tôi chỉ vẽ MJ để làm cho nó đơn giản hơn.)

Tại thời điểm này, gia tốc của MJ hướng lên trên, vì đó là hướng về trung tâm của vòng tròn. Để lực net bằng khối lượng nhân gia tốc, lực căng nâng lên phải lớn hơn lực hấp dẫn hướng xuống.

Chúng ta có thể viết điều này dưới dạng phương trình sau đây. (Đây là một phương trình scalar vì tất cả các lực đều theo một trục dọc.)

Vì đây là một phương trình scalar, lực hấp dẫn sẽ là âm, có nghĩa là chuyển động xuống dưới. Từ đây, tôi có thể giải cho lực căng nâng lên trên MJ, và do đó là lực mà cô ấy cần phải gắng sức để giữ chặt lấy dây lưới.

Nhưng vấn đề vẫn còn đó: Làm thế nào cô ấy có thể thực sự giữ chặt? Đối với điều đó, chúng ta sẽ cần một số giá trị số.

Ước Lượng Từ Trailer

Mặc dù cảnh Spider-Man và MJ đang đu qua thành phố trông rất tuyệt, nhưng thực sự không phải là một bài toán vật lý lý tưởng. Tôi muốn thấy một góc nhìn ổn định từ bên cạnh với một cái gì đó gần để giúp tôi xác định tỷ lệ khoảng cách. Nhưng không—thay vào đó, chúng ta có cái đó làm cho nó hấp dẫn về mặt hình thức, dường như được quay với máy ảnh dưới cung đường điều động.

Tốt. Tôi đoán là tôi chỉ cần phải đưa ra một số ước lượng sơ bộ. Nhưng đừng lo, tôi sẽ đưa tất cả các tính toán ở đây để bạn có thể thay đổi các giá trị nếu bạn không thích đoán của tôi.

Thực sự, chỉ có ba điều tôi cần ước lượng: độ dài của dây lưới trong quá trình đu, tốc độ của MJ ở đáy đu và khối lượng của MJ. Việc tìm khối lượng là dễ nhất. Tôi chỉ cần tra cứu số liệu của Zendaya Coleman, người đóng vai MJ. Tôi sẽ chọn một khối lượng là 59 kilogram, một ước lượng trên trang tiểu sử của một người nổi tiếng—điều này có thể không chính xác, nhưng cuối cùng, giá trị này không quan trọng quá nhiều.

Đối với độ dài của dây lưới (và do đó, bán kính của chuyển động tròn), tôi đang so sánh chuyển động của họ khi họ đi qua một tòa nhà. Dựa trên việc đếm số hàng cửa sổ trên tòa nhà, dường như dây lưới dài ít nhất 8 tầng. Không có chiều cao tiêu chuẩn cho một tầng nhà, nhưng chúng ta chỉ cần chấp nhận 4 mét cho mỗi tầng, cho tổng chiều dài của dây lưới là 32 mét.

Tốc độ khá khó khăn một chút, nhưng tôi sẽ cố gắng hết sức để có giá trị hợp lý. Nếu tôi biết khoảng cách mà MJ và Spidey di chuyển (tôi sẽ gọi đây là Δs) và thời gian mà họ mất để đi qua khoảng cách này (Δt), tôi có thể tính toán vận tốc trung bình.

Thời gian không quá khó khăn. Nhìn vào một trong những cú đu, tôi có thể đánh dấu các khung hình cho phần đầu và cuối của chuyển động. Vì trailer được ghi lại ở 24 khung hình mỗi giây, tôi có thể lấy dữ liệu thời gian từ các khung hình. Sử dụng điều này, tôi có thời gian là 0.417 giây từ đầu đến điểm thấp nhất của cú đu.

Bây giờ, nếu tôi ước lượng góc đầu tiên của cú đu (θ), tôi có thể lấy được khoảng cách từ chiều dài hình cung (chiều dài hình cung = rθ). Hãy chọn một góc ban đầu là 30 độ.

Đó là tất cả những gì tôi cần. Đây là các phép tính của tôi, sử dụng một chương trình Python. Bạn có thể chỉnh sửa và thay đổi các giá trị và chạy lại nếu bạn muốn thử nghiệm các giá trị khác nhau.

Dựa trên ước lượng của tôi, MJ và Spidey sẽ di chuyển với tốc độ gần 90 dặm mỗi giờ (40 mét/giây), và MJ sẽ phải chịu trách nhiệm cho một trọng lượng tương đương khoảng 800 pound (3.555 newton).

Đôi khi việc nói về những điều như vậy theo đơn vị g là hữu ích, trong đó 1 g bằng 9,8 m/s². Một g là cảm giác mà bạn cảm nhận khi bạn đang ngồi yên, không có gia tốc.

Nhưng lượng lực mà một người trải qua khi đu phụ thuộc vào khối lượng của họ. Trong trường hợp này, với khối lượng ước lượng là 59 kilogram, MJ sẽ có gia tốc hơn 6 g ở đáy cú đu. Chỉ để so sánh, 6 g là khoảng gia tốc tối đa cho một tàu lượn cực kỳ mạnh mẽ. Tuy nhiên, trong trường hợp đó, người điều khiển không phải giữ chặt bằng cánh tay, mà là ngồi thắt dây vào một ghế.

Vậy, liệu MJ có thể giữ chặt lấy Spider-Man khi anh ấy đu? Dường như không có khả năng. Hoặc là Spider-Man phải giữ cô lên, hoặc ước lượng của tôi là hoàn toàn sai lầm.

Tất nhiên, có một lựa chọn thứ ba: Chúng ta có thể nói rằng đó chỉ là một bộ phim và vật lý không quan trọng. Nhưng trung thực mà nói, tôi nghĩ cách của tôi là thú vị hơn.

Những điều tuyệt vời khác từ MYTOUR

• 📩 Thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Liệu Becky Chambers có phải là hy vọng cuối cùng cho khoa học viễn tưởng?
• Một đoạn trích từ The Every, cuốn tiểu thuyết mới của Dave Eggers
• Tại sao James Bond không sử dụng iPhone
• Thời điểm để mua quà lễ giáng sinh của bạn ngay bây giờ
• Việc miễn trừ tôn giáo cho yêu cầu tiêm chủng không nên tồn tại
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có trước đây với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 MYTOUR Games: Nhận những mẹo mới nhất, đánh giá và nhiều hơn nữa
• ✨ Tối ưu hóa cuộc sống tại nhà của bạn với những lựa chọn tốt nhất từ đội ngũ Gear của chúng tôi, từ robot hút bụi đến đệm giá rẻ đến loa thông minh