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本文由501 茶發(fā)女孩灰原哀創(chuàng)作完成，發(fā)布于柯研所社交媒體，未經(jīng)授權(quán)請勿轉(zhuǎn)載

大家好，這里是柯研所501號研究員茶發(fā)女孩灰原哀。在劇場版M5《通往天國的倒計時》中，少年偵探團打算開著留在會場的紅色跑車從所在的大樓沖到對面大樓樓頂?shù)乃乩?。在柯南提出這個方案后，灰原哀首先對這個方案提出了質(zhì)疑，理由是經(jīng)過她的計算，汽車無法沖去對面大樓的水池。那么，這里面用到了什么物理知識呢？

首先我們先來復(fù)習(xí)以下一些常見物理量：

(資料圖片僅供參考)

時間t（單位s），在《名偵探柯南》中經(jīng)常會出現(xiàn)有人問現(xiàn)在是幾點了這樣的一幕。比如警察在逮到犯人時經(jīng)常會看一下手表并說出幾時幾分幾秒某某某被逮捕【例如M22《零的執(zhí)行人》風見警官逮捕毛利大叔時】：

這里的時間想表達的是現(xiàn)在所在的具體時間。它就好比時間軸上的一個點或者時針轉(zhuǎn)動過程中一瞬間指針所在位置，我們將這種時間稱為時刻，比如下午15:00、晚上21:00，這些都是時刻。然而，我們生活中有時說的時間，指的并不是某一個具體的時間點，而是某一個時間段。比如劇場版M5《通往天國的倒計時》中玩的數(shù)30秒的游戲此處的30秒就是指的一個時間段，這個30秒是游戲開始的時刻和游戲結(jié)束的時刻之間的時間差，我們將其稱為時間間隔。

介紹完時間后我們來介紹位移，位移x（研究水平方向直線運動時一般用x，單位m），位移是一個矢量，它既有大小也有方向，它畫在圖上就是初位置指向末位置的有向線段，位移的大小與我們常說的距離（標量）有所不同，比如繞400m跑道跑一圈運動的路程是400m，但是位移大小是0（因為初末位置相同），因此當做單方向的直線運動時位移大小和距離是一樣的。

速度v（單位m/s）是矢量，它同樣既有大小又有方向。速度的大小也叫速率，因此我們不難發(fā)現(xiàn)速率是標量，僅有大小而沒有方向。常見的速度有平均速度和瞬時速度：平均速度的計算方法是位移÷時間（時間間隔），而瞬時速度是矢量，指某一時刻的速度，例如在劇場版M22《零的執(zhí)行人》中安室透開跑車某一時刻跑車儀表盤上的碼數(shù)就是那個時刻的瞬時速度大小。

簡要列舉基本的物理量后，我們便能將其運用到劇場版的實際案例中。如果將少年偵探團坐車沖出大樓的過程轉(zhuǎn)化為物理模型，我們可以近似將其看成是平拋運動。

在研究平拋運動之前我首先需要了解一些與之相關(guān)的簡單運動。

我們在小學(xué)應(yīng)用題中經(jīng)常會遇到算走了多少直線距離的題目，而我們求算運動的距離的方法往往是用速度×?xí)r間，比如某物體以5m/s的速度向東運動，經(jīng)過2s運動后一共向東運動了5×2=10m，我們稱這樣的運動為勻速直線運動。但是這種運動在我們的生活中并不常見。

當物體做勻速直線運動時，問題前進的距離可以等于速度大小和運動時間的乘積，但是如果速度不是一成不變，而是會隨著時間發(fā)生變化，則求勻速直線運動的前進距離的辦法就不管用了。此時需要引入變速直線運動的概念。

我們把速度隨時間均勻變化的直線運動稱為變速直線運動，而上面舉的速度隨時間均勻增大的變速直線運動的例子，被稱為勻加速直線運動。

要研究勻加速直線運動，我們需要了解加速度，加速度一般用a表示（單位m/s2?），是一個矢量。當物體做勻變速直線運動時加速度等于速度的增量，除以時間間隔。例如：物體向東做初速度為1m/s，加速度為2m/s2的勻加速直線運動，即理解為物體在t=0s時速度為1m/s，之后速度的大小每秒增加2m/s，故t=0.5s時速度為1+2×0.5=2m/s。

在了解了時間、位移、速度、加速度后，我們便可以來分析它們四者之間的關(guān)系：假設(shè)某物體做勻變速直線運動，其初速度為v0，末速度為v，加速度為a，時間間隔為t，位移為x，平均速度為，那么就有v=v0+at，x=v0t+1/2at2，v2-v02=2ax，2v-=v0+v。

我們將初速度為0m/s加速度為重力加速度g的勻加速直線運動稱為自由落體運動。重力加速度是矢量，它的方向總是豎直向下的，它的大小可以用實驗方法求出。實驗證明：重力加速度的大小隨其在地球上地點的不同而略有差異。例如在赤道上g=9.780?m/s2，在北極g=9.832m/s2，在北緯45°的海平面上g=9.807m/s2，在北京g=9.801m/s2等。通常在沒有明確說明的時候g取9.8m/s2。在進行粗略的計算或有說明時可以把g取作10m/s2。在地球上同一地點，重力加速度是一個恒定的矢量。這就決定了自由落體運動實質(zhì)上是一個初速度為零的勻加速直線運動。劇場版M13《漆黑的追蹤者》柯南跳東京塔若忽略空氣阻力柯南從最高點豎直下落到腰帶開始收縮產(chǎn)生拉力之前可以近似看成自由落體運動。

下面我們來介紹平拋運動：平拋運動是指在t=0s時刻有一個水平方向的初速度加速度始終為重力加速度g的運動，而若t=0s時刻有一個水平方向的初速度加速度方向豎直向下且大小方向不發(fā)生變化時，則其被稱為類平拋運動。

在研究平拋運動時，人們通常將平拋運動分解成水平方向的運動和豎直方向上的運動（平拋運動水平方向的運動和豎直方向上的運動相互獨立互不干擾），因為平拋運動初速度方向水平（豎直方向初速度為0m/s），加速度為重力加速度g（故水平方向加速度為0m/s2）,所以當物體做平拋運動時，物體在水平方向上做勻速直線運動且水平方向速度等于初速度，下豎直方向上做初速度為0m/s,加速度為g的勻加速直線運動（自由落體運動）。

現(xiàn)在我們回到劇場版M5《通往天國的倒計時》中的畫面，當飛出柯南他們所在樓時可以近似看成是平拋運動（忽略空氣阻力等的影響），如果我們假設(shè)柯南他們?nèi)ニ诘碾p子樓的樓層和對面大樓（柯南他們想要到得到大樓）之間的高度差為s，根據(jù)上面提到的公式可以得到：

根據(jù)灰原的計算，下落20m，時間需要約2.02s，然而要在2s左右時間跑兩棟大樓之間的水平距離60m，水平初速度得要30m/s，換成時速就是108km/h，但是從柯南他們所在會場的大小來看，在沖出大樓時無法獲得30m/s的初速度，因此她一開始認為柯南的想法行不通。最后柯南利用爆炸增大了初速度從而成功沖到了對面的大樓。

審核：

柯研中心

作者：

501? 茶發(fā)女孩灰原哀

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