一个人能跳多高,取决于两个因素,一个是起跳时的速度,另一个则是地球的引力。

如果用公式来表达它们之间的关系,就是h=v²/2g,其中h是高度,v是初速度,而g则是重力加速度。由此可见,一个人在地球上不同的地方,能够跳起的高度是不同的,因为地球并不是一个标准的球体,不同海拔地区的重力加速度是存在差异的,只不过这种差异比较微小,所以对于跳高成绩的影响很不明显。但如果我们把场地彻底搬到另一个星球上,比如火星,那么影响就会很明显地显现出来。

在其他星球跳跃能跳多高(在地球上能跳2米高)(1)

现在让我们来思考一个问题,如果一个人在地球上可以跳2米高,那么如果换到火星上,他能够跳多高呢?

这个问题看似十分简单,因为火星的重力约为地球重力的五分之二,也就是0.4g,将其代入公式很容易便可以计算得出跳跃的高度为5米。但真的如此简单吗?如果说整个人体只是一个质点,那么这个计算的结果是没有错误的,然而人体是一个不规则的形状,且在跳跃的过程中,身体的姿势还会发生变化,这就使问题变得复杂了很多。

在其他星球跳跃能跳多高(在地球上能跳2米高)(2)

在运动会上,跳高的成绩是按照跳高横杆的高度来进行计算的,假如杆高2米,只要你能跃过这根横杆,那么你的跳高成绩就是2米。

现在的跳高世界纪录是由古巴选手哈维尔·西蒙创造的,为2.45米,也就是说他成功跃过了高2.45米的横杆,但是让我们想一想,他真的跃起了2.45米吗?并没有。一个人真正跳跃的高度应该是这个人的质心向上移动的最大距离,所谓质心既是质量的中心。一个人的质心会随着这个人姿态的变化而发生变化,比如一个竖直站立的人,他的质心大概就在腰部的位置,倘若举高双手,质心则会些许上移。

在其他星球跳跃能跳多高(在地球上能跳2米高)(3)

假设一个人的腰部与地面的距离为1米,那么也就是说这个人在起跳之前,质心就已经与地面有了一米的距离,当他跃过2米的横杆时,其实质心只是向上移动了1米,这1米才是这个人真正跃起的高度。

这样来算,当这个人来到火星之上,它的质心移动距离就应该是1米的2.5倍,也就是2.5米,又因为质心在起跳之前就与地面有1米的距离,所以这个人最终能够达到的高度就是2.5米加上1米,也就是3.5米。

在其他星球跳跃能跳多高(在地球上能跳2米高)(4)

3.5米就是最终的答案吗?还不是。

上面的计算方法使用的移动距离是“起跳之前的质心位置与跳高横杆所在位置”的距离,可实际上人体跃过了横杆并不等于质心也跃过了横杆。现在在进行跳高比赛时,运动员过杆使用的都是“背越式”,这种过杆方式在跃过横杆顶部时,身体是呈现向下弯曲的月牙状,这就导致了此时人体的质心并不在人体之上,而是在人体下方,也就是说人体虽然从横杆上方过去了,但质心实际上是从横杆下方溜过去的,这就是为什么背越式能够大大提高运动员成绩的原因了。

在其他星球跳跃能跳多高(在地球上能跳2米高)(5)

一般来讲,在运动员跃过跳高横杆时,质心大概位于身体下方0.2米的位置上,所以质心实际移动的距离还要减去这0.2米。

据此可知,一个人跃过2米高的横杆,实际上质心只移动了0.8米,当场地挪到火星上时,移动的距离就应该是0.8米的2.5倍,也就是2米,再加上质心与地面相距1米的差距,所以一个人在火星上实际能够跳起的高度就应该是3米。如果将这个人换成世界纪录保持者哈维尔·西蒙,那么他将能够在火星上跳起4.125米。

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