一拳超人其实打不死一只苍蝇？！再厉害的超人也需要一个苍蝇拍！

撰文 | Skin

在动漫《一拳超人》里，主人公琦玉立志变成英雄，每天进行高强度锻炼后，他终于变秃了（不是），他终于练就了有力量的拳法，据称，他能一拳击败所有超级怪兽和反派。

不过……此时，一位流体力学老师坐不住了！为此他特地发了篇论文，说一拳超人琦玉其实打不死一只苍蝇或蚊子？

这篇有趣的论文发表于2024年的一次流体力学学术会议中，来自美国内布拉斯加大学林肯分校的研究者Sangjin Ryu提到，想象一下，琦玉老师面前有一支蚊蝇，然后他挥拳靠近……然后……

蚊蝇就被吹跑了。

在流体力学中，这叫做无滑移边界条件。指的是流体和固体接触时，它们之间的速度是完全相同的。比如说，为什么下雨天时，车开过水坑会溅起水花？就是因为车轮胎表面那层水膜形成了“边界层”，这层水的速度等于轮胎速度，而边界层外的水的速度则和它不同，而这就造成了飞溅的水花。

动漫中也会用这种视觉效果来表示“风”。｜图源网络

再比如说，为什么快速挥拳或者扇巴掌时，会觉得有“风”，也是同样的道理，边界层的空气的速度=你手的速度，而边界层外的空气则和它形成了速度差，也就让人感受到了风。

在论文中，Sangjin Ryu就大概测算了一下，如果琦玉要挥出强力的一拳，手移动的距离是40cm，时间差0.056秒，就能达成7.2m/s的风速，足以把一只蚊虫吹走了！

在文章中，Sangjin Ryu根据琦玉挥拳进行了一些风速的估算。｜参考资料2

不过，虽然当不了“一拳超人”，但如果你打过苍蝇或蚊子，可能都体验过“两巴掌超人”。两只手合拍，两侧都有风，气流在手心相遇并停滞，风速为0，蚊子被困在其中。另外，Sangjin Ryu还建议琦玉买个苍蝇拍，因为从流体力学的角度来看，苍蝇拍里藏着许多大智慧。

这就是为什么合掌打蚊子苍蝇，一般都会比较准的原理。｜参考资料2

苍蝇拍为什么不会像手一样形成风？因为它中间有很多小孔，空气可以通过其中，就不会在打苍蝇时产生过多的气流干扰。这种有孔洞的表面叫做渗透性边界。

苍蝇拍的主要元素就是有孔洞的表面。｜参考资料4

Sangjin Ryu并不是唯一一位对苍蝇拍感兴趣的科学家，当我们了解了苍蝇拍的基础原理后，法国和荷兰的几位物理学家则用科学的角度，找到了从科学角度看，最好用的苍蝇拍。

传统的苍蝇拍其实就是能让风穿过的铁丝网。｜参考资料1

苍蝇拍诞生于1900年，最初是由金属编织成的一个网，当时它虽然好用，但是由于对流体力学的认识不足，人们往往把设计重心放在苍蝇拍的手柄上，殊不知苍蝇拍上孔洞的分布才是能打到苍蝇的核心设计。

苍蝇拍表面的孔洞分布影响着气流流动的方向。为此，研究者们尝试了19种不同的孔洞排列方式，用胶带把苍蝇拍不同位置的孔洞封起来，再将其放入风洞进行专业的分析。

有这么几个要点：

我们已经知道，像手掌这样，没有孔洞的无滑移边界会产生“风”，对打苍蝇造成气流干扰。

而如果一个苍蝇拍就是像传统铁丝网，全开孔，这种渗透性表面能穿透空气，但是打起来感觉有点“软软的”，其实是缺乏升力，拍击起来缺一点力度。虽然容易打到苍蝇，但拍不死。

早期的苍蝇拍将设计重点放在了手柄上，但事实上孔洞的影响可能更大。｜参考资料4

而聪明的苍蝇拍，应该是“局部开孔”。在实验中，科学家发现，当苍蝇拍上部的孔洞开放时，既能流出空气，又能保持良好的升力，能够快准狠地打蚊子。

3.4.5三个上端开口的苍蝇拍是比较好用的。｜参考资料1

一个苍蝇拍，不仅包含着丰富的物理知识，甚至还能玩出花来？世界上真的有人是苍蝇拍狂热爱好者。Iza van Riemsdijk从1989年起就开始满世界收集苍蝇拍，如今她已经收集了3300只苍蝇拍，这些苍蝇拍尺寸形状各异，有着丰富的花色和大小。

这款粉色的苍蝇拍是Iza van Riemsdijk收藏的第一支苍蝇拍。｜secondwavemedia.

Iza van Riemsdijk甚至还办了自己的“苍蝇拍展览”，从苍蝇拍的历史，设计发展到苍蝇拍的色彩和设计元素应有尽有。

苍蝇拍里真是藏着不少科学和艺术啊……下次当你打苍蝇时，不如体会一下其中所蕴含的流体力学原理～

而且世界上真的有很多有趣的苍蝇拍！｜参考资料4

参考资料

[1]https://pubs.aip.org/aip/pof/article/36/1/017105/2932767/Influence-of-the-porosity-pattern-on-the

[2]https://asmedigitalcollection.asme.org/FEDSM/proceedings-abstract/FEDSM2024/88124/V001T03A014/1205533

[3]https://www.hetnatuurhistorisch.nl/exposities/geweest/geweest-2015/vliegenmeppers/

[4]https://www.threads.com/@presentandcorrect/post/DAJqucEOEBN?hl=en

将“把科学带回家”

不错过每条有趣科学推文！

原创文章版权归微信公众号
“把科学带回家”所有

转载请联系：bd@wanwuweb.com

凡本公众号转载、引用的文章 、图片、音频、视频文件等资料的版权归版权所有人所有，因此产生相关后果，由版权所有人、原始发布者和内容提供者承担，如有侵权请联系删除。