变大变小还有力量,你是属金箍棒的吗?

来源: 果壳

发布日期: 2018-12-31

本文探讨了人类变大变小后的力量变化,以及汽车发动机如何通过技术提升动力,特别是日产的VC-TURBO智控引擎如何实现智能调节压缩比以优化动力输出。

人类在“变大变小”这件事上永远有数不清的想象和渴望,但是变大和变小之后真的有想象中那么好吗?如果人变小,还能有力气吗?在《西游记》里,孙悟空使用率最高技能除了上天闹菩萨、下海找龙王、跺脚喊土地以外,应该就是可以随心所欲地变化身体了。让人啧啧称奇的是,孙猴子变小之后不仅没变弱,而且似乎拥有了比变小之前更大的力量,在嫂嫂肚子里翻云覆雨那一集就将孙猴子变小后“超自然”的能力展现得淋漓尽致。

可是让人疑惑的是,变小之后难道不是应该变得虚弱无力吗?其实并不是。比如不起眼的小小蚂蚁,它在寻粮的运动量,相当于一个人一直保持高速持续跑15km,然后背回一头“牛”。诶?这里的蚂蚁和变小的孙猴子,是不是有一些相似之处可以说道说道?肌肉的强壮度都是由肌纤维的粗细,也就是肌纤维的横截面积决定的,是一个平方问题。但如果涉及到身体的变大变小,这就是一个体积变化的“立方”问题。

如果把人按比例缩小到原来身高的1/5,那么TA力气减小的速度将会比体重减轻慢得多。缩小后他的体重将会仅剩原来的1/125,肌肉的粗细却是原来的1/25,他的力气也是原来的1/25。假设这个人目前的体重是62.5kg,能搬动相当于体重一半的东西,也就是31.25kg,现在他体重0.5kg,能搬动1.25kg,这相当于体重的 2.5倍。

蚂蚁搬家时显得力气超大也是因为它所展现出的相对力量——蚂蚁举起的东西比自身重好几倍。根据上面的一坨计算,如果把人缩小到和蚂蚁一样,力气也不会比蚂蚁弱。甚至可以定论“越小越强大”(看来蚁人拯救地球,打败灭霸是非常科学的)。所以孙猴子在变小之后,显现出了相对于自身更强大的力量。但如果我们也想像孙猴子一样,嗯……再等等看有没有被写进小说的机会吧。苦练一年,但为什么还被说“菜鸡”?

和变小比起来,变大身体对于提升力量来说却更难。就像大象可以用鼻子举起250kg重的木头,但是进行等比换算后,250kg的木头只相当于人抱起家里的猫主子。而健身的朋友也总是很苦恼,自己胳膊大了一圈,但是力量却并没有太大的变化。到底是在人体的供能系统中,有氧代谢负担起了绝大多数的工作,用氧把碳水化合物、脂肪和蛋白质转化为能量、水和二氧化碳。跑马拉松或者是骑车100千米几乎完全是有氧的。

在氧不充足的情况下,肌肉能在无氧情况下分解糖,不过这套系统效率不那么高,且会产生乳酸这种副产品。此外,还有一种方式适用于很短期的大强度运动,比如10秒冲刺跑,这时肌肉会启动另一套无氧系统,发动肌原纤维中的储能物质磷酸原系统(三磷酸腺苷ATP和磷酸肌酸CP)。而肌肉有三种成分会经由训练发生改变,分别是毛细血管、肌质和肌原纤维。

毛细血管增加,毛细血管在有氧训练后的确会出现显著增生,主要目的是增强肌肉的血液和氧气供应状况。由于毛细血管在肌肉中所占的体积比很低,对增大肌肉体积几乎没有什而在健身房训练时,大多数人追求的其实都是单纯的肌肉体积变大,也就是肌质和肌原纤维增加体积的总和。但是肌质增长比肌原纤维的增长要容易许多,所以人们通常会选择中等重量,频率较大而代谢性质为无氧糖酵解的练习为主,再以磷酸原供能训练为辅进行辅助练习。

“鸡胸肉健身房”两点一线的生活持续了一年,好不容易肌肉变大了,但力量却并没有得到想要的提升,实在是恼火。撸铁之路还依然很漫长啊~汽车发动机掌控着车辆全身的能量来源,是车辆供能系统的核心。汽车发动机生成能量的过程说起来并不难——空气和汽油的混合气体通过进气门进入气缸。

混合气体进入后进气和排气门都会关闭,这时气缸内的活塞会压缩混合气体,温度升高当压缩的最剧烈时,就会点燃电火花,让混合气体在这个气缸“小宇宙”中来个大爆炸,爆炸产生的压力又会使活塞往下运动,从而带动曲轴进而通过变速器和传动轴将动力传到车轮上。这些油气混合体在燃烧前,被压缩的体积和本来体积的比例就是压缩比。汽车的供能系统并没有人体那么复杂全面,而是全都倚靠燃气混合物的燃烧来供能。

没有了人体供能那些花样,所以在提升动力方面,比较传统的方法就是从气体和压强入手。但简单地更换大流量进气系统、排气系统带来的提升不是很明显;而通过实现涡轮增压,将进入气缸前的空气预先通过压气机进行压缩,然后以高密度送入气缸,可以实现较大幅度的动力提升。但压缩比越高机械负荷就越高,也更容易出现爆震,因此对油品的要求也就越高。

而且涡轮增压度上升较缓慢,导致发动机扭矩上升也很缓慢,形成增压滞后现象,也就是人们常说的“车动力太绵”。不过在下面的动画里,我们可以看到日产针对发动机动力发明的一项黑科技,“随心所欲”地掌控动力。为了使得现代发动机能在各种变化的工况中更好地为车辆供能,把燃油用在“刀刃”上,日产推出了全新VC-TURBO智控引擎。

它在传统的活塞结构上增加了一套多连杆连接机构与HARMONIC DRIVE®(谐波传动装置)来不断提高或降低活塞冲程,从而实现压缩比的调节。根据车辆的行驶状态和司机的操作,智能选择低至8:1高至14:1的最优压缩比。

当汽车在高速巡航时,需要比较稳定的动力,同时燃油的燃烧过程也较为平稳,所以VC-TURBO智控引擎能以较高的14:1压缩比工作,就像人体肌肉在做持续有氧运动一样带来均匀的力量输出,实现最低6.6L的百公里油耗;而当汽车需要超车和爬坡时,虽然不能像一样“无氧运动”那样瞬间分解ATP,但是VC-TURBO智控引擎可以将压缩比智能调整为较小的8:1压缩比,燃烧更多的燃气混合物,实现瞬间的爆发力,最大输出185kW,最大扭矩更是达到惊人的380N·m。

同时VC-TURBO智控引擎还融合双燃烧循环(可模拟阿特金森循环,是混合动力的基础)、双燃油喷射(缸内直喷+歧管喷射)、缸体熔射技术、集成式排气歧管等前瞻性技术于一身,兼顾动力、油耗和音振性能。VC-TURBO智控引擎真正实现了将汽车动力全面掌控的驾驶体验,而流畅切换的压缩比和智能瞬变的澎湃动力,更是为驾驶者带来了无限的动力想象空间,可变的力量将能征服更加遥远的未知领土。

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