少少生活

当前位置:主页 > 热门影视 > 本文内容

用力学的角度带你走进囧妈这部电影

发布时间:2020-03-07 15:49源自:少少生活网作者:少少阅读()

在肺炎的影响下,鼠年的热门影片相继宣布撤档,而《囧妈》则是另辟蹊径,与今日头条合作,宣布免费观看。尽管,这一举动遭到了传统电影媒体的抵制,但是《囧妈》的口碑却从之前的提档中彻底翻转过来,一片好评。
作为山争哥的粉丝,同时响应号召躲避肺炎,小胖老师第一时间在手机上观看了《囧妈》。电影开始,徐峥扮演的徐伊万因为取回自己的护照,趴在已经启动的从北京开往莫斯科的火车的门口,尽管火车门口明显印着四个大字“严禁攀爬”。火车越开越快,而前方不远处就是一根电线杆,一根徐伊万会直接撞上的电线杆。千钧一发之际,列车管理员及时打开了车门,救了伊万一命。
小胖老师作为一个力学工作者,研究的方向就是与撞击有关,自然对这个撞击过程非常好奇。假如管理员没能及时打开车门,《囧妈》是不是就是全剧终了呢?
撞击物理模型建立
为了最大限度降低计算量,均采用简化模型。电线杆和人体的几何模型如下,其中电线杆高10m,人体高1.75m。从电影中可以看到,徐伊万要撞的电线杆是混凝土的,这种电线杆高度一般都是12m,埋入地下2m。
通过查阅资料,混凝土的材料常数按照C50来计算,平均密度约2420kg/m3,平均弹性模量约3.45e4MPa,泊松比约0.4。人体的材料常数更加复杂,简单来说,人体由肉和骨头组成,两者的力学参数迥异。人体的平均密度约1100kg/m3,与水的密度近似,但是人体的平均弹性模量不太好确定。小胖老师之前曾分析过接吻之力,选定人肉的弹性模量为猪肉的模量,约11kPa,泊松比取0.3。骨头的弹性模量较大,比较强的骨头如桡骨弹性模量接近20GPa,拉伸强度152MPa,这个强度已经非常接近普通钢铁的强度了。不过弹性模量是普通钢铁的1/10。
在下面的分析中,取骨骼平均密度1100kg/m3,平均弹性模量18GPa,泊松比0.3。人体模型也采用简单的三明治夹心模型,如下图,外层红色为肉,内层绿色为骨头。由于撞击的时候是正面相撞,所以本模型有一定的合理性,又能缩短建模时间。
撞击运动参数确定
徐伊万与电线杆的撞击,决定因素就是撞击的速度,也就是徐伊万所扒的火车的速度。根据电影时间轴,假设电影时间为真实时间,那么从火车起动到撞击,总共约80s。K3列车总共13节,一节车厢23.6m,徐母在第六节车厢,前面的总长度约141.6m,徐伊万离开月台的时间距离发车过去了50s。一般而言,高铁的加速度是0.16m/s2,绿皮车的话肯定低于这个数值,我们暂取0.08m/s2。绿皮车正常行驶的车速约33m/s(120码),需要6分多钟。所以,80s的时候,撞击速度约6.4m/s。
撞击结果分析
计算的过程非常的曲折,主要原因在于肉的弹性模量太低,高速撞击下单元变形过大,计算很容易中止。采用的三明治夹层人体模型计算,在7.23e-3s的时候,计算已经进行不下去了。下图为7.23e-3s之前的撞击过程,可以看到人体的肉被压的几乎不能再压了。
可以很明显的看出外层肉体的变形,特别是在边缘处,就像剪刀一样,肉体被剪开
撞击过程中,人体的受力过程如下,急剧增大到50KN,大概是5000kg的物体的重力作用在人体身上
为了能够看清楚人体被撞飞的过程,我将外层的肉替换成骨头,由于是偏心撞击,人体被撞后发生了偏转,如下图,然后再侧飞出去。
总结
徐伊万在火车启动的80s左右时,速度已经达到了6.4m/s,与电线杆发生碰撞时,人的肉体首先会被压破,特别是电线杆边缘如同剪刀一样,剪破人的肉体,没有人能在这种情况下存活。
PS:本模型仅考虑弹性阶段,电线杆采用刚体模型。
PPS:《囧妈》讲述的与父母的亲情,肺炎让很多人可能无法回家过年,但是一定要给父母打个电话,报个平安。

欢迎分享转载→ 用力学的角度带你走进囧妈这部电影

Copyright © 2018-2020 少少生活网 版权所有 备案号:赣ICP备19007880号 收藏本站 - 网站地图 - 关于我们 - 网站公告 - 广告服务