今天，奧斯卡頒獎典禮上的一幕讓全世界的觀衆都吃了一驚——美國(guó)著名(míng)男演員威爾·史密斯（Will Smith）走上台前， 打了黑人喜劇演員克裏斯·洛克（Chris Rock）一巴掌，原因是洛克調侃了他(tā)的妻子的脫發症。
威爾·史密斯因為(wèi)洛克調侃自己妻子怒而扇他(tā)巴掌丨奧斯卡頒獎典禮
就在全球吃瓜群衆瘋狂制作(zuò)梗圖的時候，我看着史密斯如此幹淨利落的一巴掌，突然意識到，這不是 給物(wù)理(lǐ)老師提供了完美的出題素材嗎？反複看了幾遍掌掴視頻，我腦中(zhōng)已經想出了好幾道題目：
第一問：
史密斯打克裏斯這一巴掌的能(néng)量有(yǒu)多(duō)大？
巴掌的能(néng)量，說的是它運動起來的動能(néng)。我們需要先 估算一下史密斯的出掌速度。逐幀播放視頻，從史密斯把手擡到胸前，再到他(tā)的巴掌剛離開洛克的臉，總共有(yǒu)3幀。視頻每秒(miǎo)大約為(wèi)16.67幀，那麽這一過程的耗時就大約為(wèi)3/16.67≈0.18秒(miǎo)。
為(wèi)了計算速度，自然還需要手掌移動的距離。但是，因為(wèi)視頻的機位離得比較遠(yuǎn)，角度也很(hěn)刁鑽，隻能(néng)看到史密斯的手臂從身前揮了過去，他(tā)的手掌移動的距離不太好看得出來。因此，我親自模仿了一下畫面中(zhōng)的過程，右臂從右揮到左，粗略估計轉過的角度是100度。 假設史密斯的臂長(cháng)是80cm，以及在掌掴過程中(zhōng)他(tā)的手臂以肩膀為(wèi)圓心劃過了一段圓弧，那麽手掌移動的距離就等于：
用(yòng)巴掌移動的距離除以花(huā)費的時間，我們可(kě)以得到 史密斯巴掌的平均速度大約為(wèi)7.78m/s：
隻要我們知道了這一掌的速度，它的動能(néng)也就迎刃而解了。成年男性的手掌在總質(zhì)量中(zhōng)的占比大約是0.58%，考慮到史密斯體(tǐ)格健壯，那麽不妨假設他(tā)的體(tǐ)重是90千克， 那麽他(tā)巴掌的質(zhì)量大約為(wèi)520克。物(wù)理(lǐ)學(xué)中(zhōng)動能(néng)的定義為(wèi)物(wù)體(tǐ)的質(zhì)量乘上速度的平方， 那麽史密斯這一巴掌的動能(néng)大約為(wèi)15.74焦耳:
從能(néng)量角度而言，這一巴掌的威力也沒那麽大，大概也就夠 讓你桌頭的台燈亮個一秒(miǎo)鍾左右。
第二問：
克裏斯的臉受到的力有(yǒu)多(duō)大？
這個問題相對要複雜一點，需要運用(yòng)到物(wù)理(lǐ)學(xué)的動量定理(lǐ)。從最簡單的角度考慮，假設史密斯的巴掌在碰到克裏斯的臉後立即就停下了（實際上是不可(kě)能(néng)的，巴掌還會再飛一會）。 巴掌的速度從7.78m/s降到了0，是因為(wèi)受到了克裏斯的臉的力。
根據動量定理(lǐ)，巴掌在過程中(zhōng)動量的變化等于它受到克裏斯的臉的沖量。假設巴掌和臉接觸的時間是0.2秒(miǎo)（這個隻能(néng)估計個數了，誰讓攝像機沒放在史密斯面前呢(ne)？）， 那麽巴掌受到的力應該是20.23牛頓：
20牛頓的力不算大也不算小(xiǎo)， 也就是2千克的物(wù)體(tǐ)所受到的重力。
算到這，你可(kě)能(néng)以為(wèi)已經結束了。然而，你的物(wù)理(lǐ)老師從不會那麽善良。在你答(dá)題的時候，TA會特别關注你有(yǒu)沒有(yǒu)漏掉一個步驟。上面計算出的那個力，并不是題目問的“克裏斯的臉受到的力”，而是“史密斯的巴掌受到的力”！所以，你要是直接寫上F=20.23N的答(dá)案，老師會露出一絲微笑，先打個勾，再畫幾個表示省略的點點，最後再扣你一分(fēn)。你還得補充一句：根據牛頓第三定律，在打到臉上時， 巴掌受到臉的作(zuò)用(yòng)力等于臉受到巴掌的力，所以 F1=F2=20.23N。
好了，恭喜你答(dá)完了本大題的前兩問。單純就史密斯掌掴這一過程而言，一時半會是找不出什麽知識點了，這時候物(wù)理(lǐ)老師會掏出假設大法，向你抛來了第三問——如果史密斯掌掴的不是克裏斯的臉，而是一隻冷凍的雞，那麽史密斯要打多(duō)少下，才能(néng)讓這隻雞弄熟？
第三問：
史密斯要打多(duō)少下，才能(néng)做熟一隻雞？
想烹饪一隻雞，你可(kě)以把它烤熟、炸熟、煮熟，還可(kě)以用(yòng)微波爐把它弄熟，目的是殺死雞身上的有(yǒu)害細菌，也更方便人類消化。假設雞要變熟，它的溫度需要 從23升到74攝氏度，那麽這一過程需要多(duō)少能(néng)量呢(ne)？
雞從低溫變成高溫，本質(zhì)上是它自身熱能(néng)的變化。熱能(néng)的多(duō)少不僅取決于溫度的變化，還要看物(wù)體(tǐ)的質(zhì)量和類型，寫成公(gōng)式就是這樣的： 熱能(néng)變化=質(zhì)量×比熱容×溫度變化。
那麽，“比熱容”（公(gōng)式裏寫作(zuò)C）是個什麽東西？舉個例子：假設我要加熱相同質(zhì)量的鋼材和泡沫塑料。鋼材和泡沫塑料的原始溫度相同，但 加熱鋼材需要更多(duō)能(néng)量，因為(wèi)鋼的比熱容是0.49 J/(g•°C)——這個單位讀作(zuò)焦耳每克攝氏度，而泡沫塑料的比熱容隻有(yǒu)0.3 J/(g•°C)，比鋼材要小(xiǎo)。
我們不妨計算一下，一隻雞從低溫升到高溫所需的能(néng)量：
再用(yòng)這個結果除以史密斯一巴掌的能(néng)量，我們在之前算出過是15.74J——
我們最終可(kě)以得到， 史密斯再打不到4萬個巴掌，就能(néng)把一隻雞給拍熟了……
甚至能(néng)算算要扇多(duō)少巴掌能(néng)拍熟一隻雞，嗯…… 這屆奧斯克很(hěn)有(yǒu)意思｜橘子娛樂/微博
特制機器拍打生雞現場｜Louis Weisz/Youtube
寫到這，一道高中(zhōng)物(wù)理(lǐ)的大題差不多(duō)也就結束了。如果有(yǒu)人還意猶未盡的話，不妨再想一想這道思考題： 如果史密斯以接近光速的速度朝克裏斯扇巴掌，可(kě)能(néng)出現哪些現象呢(ne)？
當然，想要再思考這道題，我們隻能(néng)祈禱史密斯的手和克裏斯的臉在4萬次巴掌後還能(néng)完好無損吧。
作(zuò)者：矩陣星
編輯：小(xiǎo)毛巾、luna
一個AI
按照這個速度打，雞能(néng)更快熟（bushi
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