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愤怒小鸟中的牛顿力学
不要告诉我你没有听说过《愤怒的小鸟》的大名,这款由芬兰Rovio娱乐推出的益智游戏系列,自2009年12月发布以来总下载量已经超过3亿,被誉为“目前最主流的游戏之一”、“2010年最畅销作品之一”以及“迄今移动产品应用中最大的成功”。2012年3月22日,Rovio和NASA美国航空航天局联合推出了《愤怒的小鸟 太空版》,小鸟们将在太空的微重力环境中讨伐仇敌小猪们。下面,就让我们一起来探讨这款人气游戏中的牛顿力学吧。
RULE 1 牛顿第一运动定律
根据牛顿第一运动定律——“任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时,总是保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。”本作的舞台被设定在相当于真空的宇宙中,如果你将小鸟们瞄向没有星球或障碍物的宇宙空间进行发射的话,就能一直沿直线匀速向前飞行。并且,如果你给予小鸟们的初速度越大(也就是开始时弹弓拉开的幅度越大),那么之后小鸟就会以越高的速度做匀速飞行;反之亦然。可以说,牛顿第一运动定律被小鸟们在太空中完美直观的展现了出来。
RULE 2 万有引力定律
“任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体间的化学本质或物理状态以及中介物质无关。”
上述这条同样由牛顿发现的万有引力定律在本作中也得到了充分的体现,并借由这次的特殊太空环境给玩家们留下了非常深刻的印象。在游戏中,当你发射的小鸟进入某个星球的引力圈之后(在画面上以明显的蓝色圆线表示),其运动轨道就会开始受到引力的作用,从直线变成向星球中心弯曲的椭圆。这是由于小鸟同时受到初始力与引力双重作用下的结果。事实上,真空环境下的卫星轨道(包括行星围绕恒星公转的轨道)都是椭圆的。
不过,在游戏中显然还存在着第三种力:那就是空气的阻力。你会发现,小鸟们在进入星球引力圈之后并非一直以椭圆轨道环绕星球飞行,而是会呈螺旋状不断的降低飞行高度,并在数圈之后最终撞上地面的小猪(当然,前提是你瞄得有够准)。
游戏中的其他细节也证明了这些星球上是有大气存在的——小猪们在宇宙中都被包裹上了圆圆的气泡,但在星球表面时则没有这个必要。如果小鸟们撞破了这些可怜小猪们的“气泡太空服”的话,就会看见它们被瞬间冻成了一坨冰块。嗯,完全不费电的天然环保冷藏库,不是吗?
感谢那些星球上还不知道是不是适合人类居住的未知大气吧,如果没有它们,我们愤怒的小鸟们就只能化作一颗颗卫星在高高的天空望着地上的小猪们干瞪眼了。
RULE 3 Anti-万有引力定律
以上我们看到了在《愤怒的小鸟》中被忠实再现的一些牛顿力学特性,不过即便有着NASA这样的强大盟友,它也不会、并且没有必要完全再现万有引力定律。在游戏中,我们会发现不少明显违背引力常识的地方:
1、引力大小恒定不变。按照万有引力定律所描述的,引力大小是与物体间距离的平方成反比的。但是游戏中只要小鸟进入星球的引力圈后,实际上所受的引力大小是恒定不变的!曾经有外国网友专门分析了小鸟进入引力圈后的运动轨迹并进行计算,结果却发现特定引力圈内的引力大小是一个恒定不变的数值。
2、引力只在特定距离内生效。好吧,之所以被称为“万有引力”,就是因为不管物体间距离有多遥远,就一定会受到其引力的作用,区别只在于引力的大小而已。而在游戏中,只有在你进入那个明显的引力圈之后,才会突然受到引力的作用。这就好比孙悟空为了保护唐三藏不被白骨精伤害而画的那个保护圈一样,你不进入圈内,一切都好说;一旦进入,啊哈对不起了!
3、引力不是相互作用的。根据万有引力定律所描述的,只要是质点,就一定会产生引力。当然,我们不能指望小鸟们自身那么点可怜的引力能够对星球产生什么肉眼可见的效果。但是,在游戏中后期的许多关卡是同时有许多星球存在于同一个场景之中的。然而,这些星球彼此之间却是彻彻底底的不会产生任何影响!两个相识多年的老邻居自然可以做到彼此相安无事,但两个、甚至多个如此近距离接触的大质量星球竟然也能做到这一点,就不得不让人佩服“大自然(游戏)”的神奇了!
RULE X 其他
不过游戏毕竟只是游戏,虽然在其中加入一些自然界中的规则和定律会让它更加有趣,但同样为了趣味性,也就不得不在某些方面的真实性上有所简化或改动了。
如果你是个特别爱较真的主儿,就会发现游戏中还有其他一些明显违背常识的地方。例如,那些在真空中也能发出哼哼声的小猪,以及进化后发出奇怪叫声的绿色小鸟。我们都知道,声波在没有介质的真空环境中当然是不可能传播的了。
同样,TNT自身的分解反应虽然能产生氧气,但也只够支持其进行燃烧而已,在太空的真空环境下是不可能产生游戏中那样的爆炸效果了。
好啦,还是先把牛顿和他的力学原理放到一边,拿起你的iPad,点开《愤怒的小鸟》APP,向小猪们尽情开炮吧!

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共 0 个关于【往期回顾】愤怒小鸟中的牛顿力学的回复 最后回复于2014-11-15 16:52:21

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