金刚有多强壮?他能站起来吗?

在物理学中，大的东西不像小的东西。这对大猩猩来说意味着什么呢?

哥斯拉与金刚对决的时刻到了——这是两个不可思议的巨型生物之间的经典对决。我只看了预告片，它看起来像是一部有趣的电影。但电影不只是为了娱乐，它们也是为了物理。特别是，这是一个考虑尺度和物理的好机会——当我们把小的东西变成大的东西时，会发生什么?例如，如果你把一只普通的大猩猩变成一只巨大的大猩猩，然后给它起名叫金刚，会发生什么?

金刚多高?

如果我们想知道当你有一只巨型大猩猩的时候会发生什么，首先要知道它有多高。哦，当然，我可以在什么地方找到这个值，但那并不有趣。相反，我想看看能不能根据我在预告片上看到的估计出它的体型。我喜欢使用拖车的挑战。这有点像真正的科学。有时你必须努力获得一些好的数据，而其他时候，它就在那里。在这种情况下，我是幸运的。有一张金刚和哥斯拉都站在航空母舰上的照片。假设这是一艘尼米兹级航母，我可以用它的大小(大约米)来测量金刚。

这给出了一个大概的高度米，因为这只是一个估计值，我要用米。哦，哥斯拉的尾巴大概有厘米长。哇。

他有多重?

好的，我需要另一个假设。让我们假设金刚和普通大小的大猩猩是由相同的材料组成的。我还会假设金刚和普通大猩猩的基本形状是一样的——你知道，这两种动物的腿与它们的总身高的比例是一样的，它们的手臂宽度与总身高的比例也是一样的。我是说，看起来是这样的，对吧?他看起来就像一只大猩猩。

如果孔是一只大猩猩，那么他的密度就和大猩猩一样——我们把密度定义为总质量除以体积。大猩猩的体积是多少?实际上，我们不需要知道这个。相反，我们用一个简单的形状，比如圆柱体。假设有两个不同尺寸的圆柱体，但是有相同的比例(半径与长度的比例)。

我们来求小圆柱的密度的表达式。记住，圆柱体的体积是底面(圆)的面积乘以长度。哦，我用的是希腊字母ρ (ρ)表示密度——这是所有酷物理学家都用的。

我可以用这个密度来求出圆柱体B的质量的表达式，但在我这么做之前，我们先来讨论一下体积。假设圆柱B的高度是圆柱A的两倍，这就意味着B的半径也必须是圆柱A的半径的两倍才能使它们的形状完全相同。那么，在这个两倍高的例子中，我们来比较圆柱B的体积和圆柱A的体积。

检查出来。如果把圆柱体的长度增加一倍，体积就增加到原来的8倍。这是因为体积取决于长度和半径的平方。如果你把这些都增加2倍，你得到2的3倍或2的立方米(即8)。如果我把高度增加3倍呢?然后将体积增加到原来的倍。所以，如果你以一般的比例因子s增加高度，体积就会增加一个因子s3。

现在我们可以把这些放在一起。如果一个圆柱体的高度增加了s，它的质量是多少?如果密度相同，它的质量就会增加s3倍。

注意，我实际上不需要知道圆柱的密度，只要它们是一样的就可以了。更酷的是——不管物体是圆柱体、球体还是大猩猩。只要比例相同(形状相同)，质量就增加s3倍。

那么，Kong的质量是多少?我只需要知道两件事——普通大猩猩的质量和大猩猩的高度(我需要根据高度来计算s的比例因子)。根据维基百科，西方大猩猩的高度为米，质量为公斤(磅)。这意味着孔的比例系数是/ = 。下面是答案(通过Python计算可以更改值)。

是的。金刚是巨大的——万公斤，或万磅。嗯…新闻快讯。金刚所站的那艘航空母舰有1亿公斤的质量。他的质量只有那个的一半。那一大堆哥斯拉呢?这个更难计算，因为没有正常大小的哥斯拉可以用来计算，但我猜他的质量应该和金刚差不多。但不管怎样，我不确定这艘航母在和这两个怪物战斗的情况下还能浮在水面上。还好这只是一部电影。

金刚有多强壮?

如果我们能把大型动物的质量按比例放大，那么力量呢?我们至少可以估算一下，对吧?让我们从一个肌肉力量的模型开始。一个简单的说法是，肌肉的力量与肌肉的横截面积成比例。所以，如果你手臂上的肌肉是另一块的两倍厚(直径的两倍)，那么横截面积和肌肉力量就会是另一块的四倍。是的，这只是一个大致的强度模型，但至少是可信的。该理论认为，较宽的肌肉有更多的肌肉纤维，可以收缩并施加力量。平行作用的纤维越多，力量就越大。让我们用下面的等式来计算强度(作为力)。

在这个表达式中，A是肌肉的横截面积，而c只是一个比例常数。我不知道大猩猩的c和A的值是多少，不过没关系。我能粗略估计的一件事就是大猩猩的力量。根据这个网站，一个成年大猩猩可以举起(卧推)磅(公斤)。让我们从权重估算中使用相同的比例因子(s)。如果金刚比大猩猩高s倍，那么他的肌肉横截面积将是s2倍——假设金刚的形状(和比例)与普通大猩猩相同。有了这个，我可以计算他的力量(F1是一个正常大猩猩的力量)。

如果孔夫子的比例是，那么他的力量将增加倍。这意味着孔辉能够卧推万磅(万牛顿)。所以，不要惹金刚。不喜欢。做的。它。

金刚能站起来吗?

但是等待。即使金刚超级强壮，他也会超级重。例如，让我们以普通大猩猩和金刚的卧推强度除以重量的比率为例(这与你使用的单位无关，因为它们都被取消了)。注意，我在大猩猩中使用Rg，在金刚中使用Rk。

虽然金刚要强壮得多，但他的体型要大得多。他的力重比正常大猩猩要差得多。他能站起来吗?也许吧，我觉得差不多了。如果他的腿比胳膊强壮，他就能做到——但他可能很快就会累。这个比率是计算他的卧推力量，也许他的腿更强壮(或者不是)。但很明显，它不会像它的小表兄那样到处乱跑。

问题是尺寸。它的重量和体积成正比，这取决于s3。他的力量与他的横截面面积成正比，就像s2。所以，随着体重的增加，重量的增加比力量的增加要快。

这是“大事情不像小事情”的物理规则的一部分。例如，如果你烤一个松饼，小的松饼比大的松饼冷却得快。这是因为热能总量取决于松饼的质量(以s3表示)，但松饼冷却的方式是通过其表面积辐射(以s2表示)。所以这个小松饼的表面积体积比会更大冷却得更快。

类似的情况也发生在流星进入地球大气层时。物体的动量取决于质量，质量取决于体积(s3)，但阻力取决于面积(s2)。所以，如果两块岩石以相同的速度进入大气层，较小的一块会减速更多(并在不同的地方着陆)。

那么，现实中的金刚是什么样的呢?他不会和普通的大猩猩一样体型更大。因为他是如此的庞大，他的胳膊和腿与他的身体相比，肯定比你想象的要厚得多。他有这么大的胳膊，看起来可能会很奇怪。这就是他不像那样的原因。这会毁了整部电影的乐趣。

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