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如何不被雨淋

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:暴雨中也是可以找到数学的一个经典之处。假设你遇上了倾盆大雨却没有带伞,怎么做才能尽量避免不被淋湿呢?当然,站着不动绝不是你的选择,那样你会被淋透的。数学能帮我们回答这个问题。匀速会产生一个令人惊讶的结果:不管这个人在雨中是走还是跑,它都会淋到同样的雨量。由于你与避雨处的距离不会改变,唯一能尽量少被淋湿的方法是,尽可能减少在雨中的时间,而唯一的方法就是,跑得越快越好。

数学概念:形状、算法

暴雨中也是可以找到数学的一个经典之处。假设你遇上了倾盆大雨却没有带伞,怎么做才能尽量避免不被淋湿呢?当然,站着不动绝不是你的选择,那样你会被淋透的。现实点的选择似乎有两个,要么走,要么跑,躲到最近的避雨处。选择走过去,可能淋得更湿,因为被雨淋的时间更长;选择跑过去,也可能淋得更湿,因为奔跑的时候会碰到更多的水滴。答案是什么呢?

数学能帮我们回答这个问题。现在,我们来重新表述一下这个问题,让它变得更简单一点:第一,假设那不是一个真人,而是一个由三维矩形构成的模拟人(就像一个巨大的砖块);第二,假设雨滴下落的速度是恒定的,既不会骤然急促地落下,也不会有任何中断;第三,假设雨滴是垂直落下的,与地面成90°角。现在,有了这个更简单的场景,我们可以开始思考了。

我们来计算一下具体有多少雨滴(雨的体积)会落在砖块人的头部(一个理想的平面)。我们知道,雨滴是匀速垂直降落的,当这个砖块人向前移动时,不管是走还是跑,雨都会匀速落在它的上表面上。匀速会产生一个令人惊讶的结果:不管这个人在雨中是走还是跑,它都会淋到同样的雨量。你也可以把这些雨滴想象成三维矩形:打到一个站着不动的人的矩形雨滴仍像一个标准的、直上直下的矩形,而打到一个在雨中或跑或走的人的矩形雨滴看上去则是倾斜的。但是,问题的关键就在这里,无论矩形是垂直还是倾斜的,其体积是一样的(计算三维的平行四边形或者说平行六面体的体积,方法都是长乘宽乘高)。同样,由于一个人的正面面积总是相同的,雨滴下降的速度也是恒定的,所以,不论一个人在雨中是走还是跑,打在他身上的雨水体积都是一样的。

由于你与避雨处的距离不会改变,唯一能尽量少被淋湿的方法是,尽可能减少在雨中的时间,而唯一的方法就是,跑得越快越好。

阿历桑德罗·德·安吉利斯的计算

根据意大利乌迪内大学的物理学家阿历桑德罗·德·安吉利斯的计算,在其他变量相同的情况下,在雨中奔跑只能让你少淋湿10%。所以,在1987年发表于《欧洲物理杂志》的一篇论文中,他总结道:最好还是走,因为两者的差异并不明显,不值得浪费体力。

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