《火星救援》电影中的几个趣味物理常识研究

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  《火星救援》是近期播放的美国科幻片,影片讲述了六位宇航员在火星上执行任务时,由于火星上的一场沙尘暴灾难,迫使宇航员逃离火星,乘上赫尔墨斯号飞船(简称飞船),踏上返回地球之路,而男主角马可因故与团队失联,孤身一人被置身于火星,在孤独绝望、食物匮乏的状态下,马可运用各种物理、化学、数学、植物学等知识,在火星上整整生活了561天,最终获救.影片中的整个救援过程充满了科学性,这是令我最感兴趣的地方,下文将利用高中学科知识,对影片中几个科学现象进行粗浅研究.
  1 赫尔墨斯号飞船逃离火星及折回救援马可的飞行过程物理分析
  赫尔墨斯号载着五位宇航员,脱离火星飞向地球,在接近地球的时候,决定返回火星救援马可,最终成功救出马克,并顺利第二次返回地球.其救援飞行过程如图1所示:
  飞船在途中C处获知了马可还活着的消息,但当时飞船正在按照预定轨道飞向地球,以第二宇宙速度级别远离火星,飞船上的燃料不足以支持飞船直接掉头飞火星救人.
  当飞船接近地球,在D处时,恰好中国发射深空卫星的大推力火箭太阳神号已经准备好,中美联合救援,飞船上宇航员决定飞行绕过地球,折回火星救人.
  3 太空舱中的人工重力分析
  众所周知,太空飞行存在“失重”的现象,但在赫尔墨斯号飞船中,宇航员在太空舱中正常生活,甚至在跑步机上进行锻炼,显然太空舱中并没有所谓“失重”,这是什么原因?原来,飞船太空舱一边沿着预定轨道向前飞行,一边自身进行旋转,宇航员随着太空舱同步做圆周运动,太空舱地板给宇航员一个向心力,提供向心加速度,这个向心力,使人和太空舱之间产生相互作用力,从而使宇航员觉得有“重量”,这就是人工重力,这个力类似于人在地球表面时,地面对人施加一个力来平衡重力,使人感觉到“重量”,也使人能够像在地球表面那样行走、运动.
  上文利用高中物理和数学知识,在假定条件下,对《火星救援》电影中所表述的有关有趣现象进行了浅显的分析,深深感到高中所学的数学、物理知识的奇妙,它们不是一堆枯燥的公式,而是解决自然问题的工具.这部电影中,还有其它可以用高中知识进行解释的科技现象,在此不赘述了.观看这部电影,不仅获得了视觉盛宴,也使我认识到知识的趣味性和重要性,增加了对数学、物理的学习兴趣.
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