爱情小船的动力学

何端峰
2020年2月于纽约长岛

二月十三日夜(北京早已经是十四日了),看到物理所公共号的新文:“物理定律告诉你:表白可能巨亏,分手一定血赚”【1】。夜不能寐,浮想联翩。想好好联想一番,可是力不从心。

过了半夜,想明白了。人家是专业做物理,我是业余爱好,怎么能跟得上节奏?

好在“新冠”上任,今年情人节推迟到三月八号了,所以还可以勉强拼一把。

【注】为了行文简洁,以下文字继承中国古典文字的优良传统,以“他”字代表任何人的第三人称单数;同时发扬现代中文的活力,以“内朋友”表达“男朋友/女朋友”,读者不妨以自己喜好带入。

关于空船平衡原理,参考文章【1】已经说清楚了。

船上坐着人,【1】的解释也足够了。

一言以蔽之,空船或者上面有一二坐着的人,都是稳定系统。

不过小资本主义的生活方式太有吸引力啦!谁不想来一个泰坦尼克式的拥抱呢!

(图一)

首先我们要强调,中国是个法制国家。按照《中国游船法》第一部第六章第一节第八段,“游船离岸一米(含)以外船上人员不得从事站立、跑动、舞蹈、打太极拳等活动……”

不遵守法纪的结果不一定很好。万一重心偏离,很容易人仰船翻。其中道理参考文献【1】里有解释。可是【1】里没有考虑到的是,船上的两个人肯定不会像桅杆一样站着不动啊!

按照哈佛大学(美国的北大!)罗伯特·哈奥池的科研【2】,小船翻倾的过程只需要3.8±0.2秒的时间。

也许你会觉得最大可能是四秒钟啊,那很长啊,我用不了一秒钟就想出办法了,那你就错了。

除非你把下面的论点统统背下来,到时候只需要在脑子飞快过一遍。

就那样都很悬。

在不失普遍性的情况下,假设重心偏右(从我们看的方向)。

(图二)

如果你往左边蹬(图二蓝色点),船给你的反作用力向右,你的重心会更往右,你直接就掉出去了。

如果你往右边蹬(图二紫色点),你的重心倒是向左走了,可是船受到了侧倾的力矩,会加速翻转。

好吧,两样都不做。

可是你即使脑子快,这也用了2秒了!

反正也是要掉水里了,你想用最后一个机会,救你的所爱。

嗯,就是像《超能陆战队》里的机器人大白,把自己的身体发射出去,用反作用力把船踢正。

也就是说,你自己拼命蹬图二蓝色点,直到最后一刻。(效果如图三。)

(图三)

可是船虽然往右边转了,同时也向左边移动了,你的内朋友的脚随船向左走,他的重心相对往右,他也就翻出去了!

当然你脑子里很快否定了这个想法。坏事没有发生。

可是脑子虽然快,你又用了1秒!

其实唯一的好办法,是以自由落体的速度坐到船里!

可是你给内朋友解释就需要1秒。

而且你是以迅雷不及掩耳的速度跟他吼了!

而且他脑子比你快,你还没说完他就听懂了!

你们已经没有时间了!

可是坐下来也需要时间!

好急人!

【暂停】咱们不计时间,先脑补一下。假设两人从站立到坐下过程中重心下降0.5米,而且快得跟自由落体一样,需要多少时间呢?

解答这个问题需要解一个简单的微分方程。虽然不难,咱们毕竟时间紧任务急,我还是直接提示答案吧:0.319秒!

你是不是立马希望自己和自己内朋友长得矮一点,离地面近一点?

好在,你们俩以自由落体的速度坐下来的时候,小船不再感到你们俩的重力,开始恢复平衡。

屁股剧痛!

不过这说明你们得救了!

学点物理,真好!

可是又一想,要是两人落了水,就有了救他的机会。那不是更浪漫!

而且学游泳总比学物理容易吧!

万一你的水性不够好,或者关键时刻忘了把他打昏,那他最后爱上的可能就是急诊室的医生。或者是康复科的护士。

那太惨了!

还不如自己学医。

这样下一个物理系同学的内朋友过路的时候你早就埋伏好了!

物理系同学的内朋友真好!又漂亮又聪明!

可是,可是,学医太苦了!要活活多上N年学!

而且在等到物理系同学的内朋友之前,还要先抱N年的尸体和骨架。

还是直接学物理容易!

三八节快乐!

参考文献:

[1] 物理定律告诉你:表白可能巨亏,分手一定血赚。2020-02-14。

[2] 罗伯特·哈奥池,“On the boat, off the boat!" 哈佛物理学评论,Vol. 404, 2020-02-02。