奥运会4乘100决赛在即,放屁能不能让运动员跑得更快?
奥运会万众瞩目,各个科普号最近也没啥事可干,都在分析体育比赛里的科学。中国队在这次奥运会上,田径可以算得上一大突破,尤其是短跑。前有苏炳添进百米决赛,现在又有男女4x100米接力进决赛。佰思科学在百无聊赖中,自我设定一个无聊话题:研究“喷气推进”对短跑运动员是否有益。翻译成中文就是:放屁能不能让人跑得更快?

做具体分析之前,要了解一些关于“屁”的常识。人每放一个屁,要释放20~300毫升的气体, 其中除了空气中常见的氮和氧之外,还有氮、氢、二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢、粪臭素、挥发性胺、挥发性脂肪酸等物质,主要是体内细菌制造出来的。这里面氢气、甲烷、硫化氢等是可燃气体,理论上来说点火后可燃烧。实际上确实能燃烧,因为真的有人测试过这件事。

放屁点火实验
上图中的放屁点火实验是真的,你可以看到喷口附近的小火苗,那就是屁里的可燃气体在燃烧。要是有人练成神功,边跑步边放屁并成功点火,那么未来的田径赛场上一定非常壮观。问题在于,放个屁能带来多大的加速度呢?
其实有人做过分析,这里照搬一下:
- 假设屁的密度为:1.0464kg/m^3,
- 假设屁相对菊花推进器的平均速度为3m/s,
- 假设屁的体积为100mL,耗时1s放出,
- 假设奔跑者的体重为轻盈的50kg,
根据变质量物体运动方程:算出加速度dv/dt=6.2784x10^-6m/s^2,也就是说每秒速度增加了6.2784微米。实在是太微不足道了,令人失望。

计算公式和流程
不过,前述假设有些保守。运动员们毕竟不是普通人,必定受过高人指点,有特殊训练。假如放屁对提升运动成绩真的有用,则通过勤学苦练,甚至辅以灵丹妙药,进而放出远超常人的屁,是完全可能的。

这样的屁才给力
因此,上述参数必须加大。假设每个屁的体积从100毫升增加到1000毫升,毕竟正常人都能放出300毫升的屁,这应该具备可能性;再假如屁的速度提升,增加到50m/s,毕竟很普通的屁都能有5m/s的速度。代入公式重新计算,加速度变成约1x10-3m/s(一乘以10的负三次方米每秒),或者每秒增加1毫米。

听起来好像不多,但实际上不少。如果这个加速度是持续的,则在10秒钟内,因为4x100米接力平均每一程约10秒,则获得的额外位移是1/2*a*t^2=5厘米。区区5厘米,多还是不多?要知道,4x100一共四棒,每一程多5厘米的话,全程下来就是20厘米。在最后冲刺的时候,20厘米完全能决定是金牌还是银牌。如果换算成时间,以运动员4x100米接力的奔跑速度,20厘米对应大约0.02秒。对短跑来说,提升0.02秒的成绩算是可以啦。

当然,最大的难点是如何实现跑步全程不停地加速,即连放10个大屁,而且一开跑就放。
实际上,百米短跑运动员比赛时要全神贯注,屏息静气,跑步时放屁肯定要分神。如果真想要在跑步时放屁,充分利用放屁取得的加速度,非要经过专门训练不可。
哈哈哈哈,纯属娱乐一下。