第585章 教學3(1 / 2)

“代謝率,或者說身體消耗能量的速度,必然與每次呼吸攝入空氣的質量除以呼吸時間間隔得出的結果成正比。也就是說,代謝率的數值,與肺活量乘以平均呼吸頻率的結果成正比。m∝v·r”說著的同時,我在一塊白板上寫下了數學式。

“那個,突然之間你在說什麼?”穗波舉手打斷了我的話。

“嗯?不能理解嗎?”對於一臉困惑的穗波,我歪了歪頭看向白板。

“不,你說的話我能理解,公式我也能看懂。但是我不太理解為什麼你突然之間要說代謝率。”

“哦,這個啊。”因為穗波的提問,我露出了了然的表情。

“這是回答你剛剛的提問‘如果構建的巨人模型奔跑起來的話,該怎麼判斷其敏捷性。’的回答。”我用油性筆抵著白板說道。

“既然說道運動狀態的話,你的意思是不能用單純的雙腿擺動頻率來判斷行動速度。雖然也可以從幾何和物理的角度去解釋,但是還是從生物上解釋能夠讓你更簡單的理解。奔跑也好大跳也好,都是和生物的新陳代謝有關的。所以我打算從代謝率的方向入手,來告訴你判斷方法。”

“嗷......”穗波立刻點點頭的開始做起筆記來。

“動物的肺活量與個體體積成正比,也就與質量成正比,因此記座r∝m的﹣0.25次方。因此可以知道隨著動物體型變大,它每秒鍾需要完成的呼吸次數就會減少。”

“航空學中的一項基本法則就是:不同形狀的飛行器,停留在空中所需的最低速度會有所不同,。與其長度的平方根有關。如果飛行器的平麵尺寸增加為原來的4倍,最低飛行速度就要增加為原來的2倍。而達到最低速度所需要的功率增加的速度會比飛行器自身重量的增長快的多。”

“根據牛頓第三定律,如果要飛行就必須存在一個大小相等、方向相反的力,將機翼向上拖起。這種力的表達式為f=1/2c·ρ·a·v方。其中ρ是機翼所經過的流體密度。對空氣而言,相應的數值是1千克每立方米。a是機翼表麵積f是無量綱升力係數,數值通常接近於1。”

“因此考慮到重力條件下,我們能夠得出其速度v=根號下2mg/cρa。如果變量l代表飛行物某個方向長度的話,m∝l的3次方,但是a正比l方,所以v正比根號l。體型較大的動物必須保持較快的飛行速度,其數值與身體長度的平方根成正比。因此你們可以根據如此計算出龍等夢幻生物還是擁有正常生理的生物,最低的飛行速度。”

“當然,在魔法的影響下,可以適當的無視,但也可以客觀的計算出最基本的它應該能夠達到的速度。”

“大型生物飛行麵臨的主要困難,是他們的代謝率難以達到足夠高的水平,以至於無法為飛行提供足夠大的功率。”趕在穗波又要開始發問之前,我立刻說了起來。

“這間接地根飛行所需的最低速度有關,提醒較大的動物飛行,需要達到較高的下限速度,但高速度也意味著更高的功率需求。飛行所需的功率,可以通過計算動物體飛行中遇到的阻力得出,p=f·v=1/2c·ρ·a·v的三次方。”

“根據上麵的公式,我們可以得出a·v的三次方∝l的7/2次方。如果這些方麵還有疑問的話,我推薦你們去看看這本書。”說著,我將一本書拿了出來放到穗波她們麵前。

《鳥類飛行力計算手冊》穗波她們拿起的書上,封麵寫著這樣的名字。

“根據實驗數據畫對數圖像,其斜率約為0.35,較為接近我們的估算值。無論精確的筆直應該是多少,可以肯定的是,隨著質量的增加,飛行所需功率上升的幅度,要遠遠快於代謝率上升的幅度。這就是龍類等巨大飛行生物無法存在的真正原因,也是巨人無法達成劇烈運動的原因。他們那巨大的身體隨著呼吸次數的減少,在固定的含氧量情況下是根本不可能通過自己的身體代謝來驅使自己劇烈運動的。”

“事實上,在以鐵離子供氧為主的生物的星球上的含氧量,根本就支撐不起體重超過大概在20千克左右的鳥類。即使是這顆星球的含氧量,也支撐不了龍類的存在。除非到達一個重力極低的星球,不過那樣的星球連生物都不怎麼可能存活就是了。”

“......”

“好了,既然我們聊到了代謝率和質量等各式各樣的生物參數的關係,我們在此不得不重申一點。即使是位於魔法世界種族頂點的龍,其身體夠成也不可能違反物理法則。也就是說,龍的身體質量不可能由中子態誇克態等物質形態夠成,也不可能是波色愛因斯坦凝聚態等物質形態夠成的。說白了就是,龍這種生物,其身體也是由正常的原子分子夠成的,雖然密度上稍許有些大,但是不會比普通的生物偏差太多。”