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奥斯卡影帝这一巴掌威力能有多大？

来源：科普中国

奥斯卡颁奖典礼上的一幕让全世界的观众都吃了一惊——美国著名男演员威尔·史密斯（Will Smith）走上台前，打了黑人喜剧演员克里斯·洛克（Chris Rock）一巴掌，原因是洛克调侃了他的妻子的脱发症。

威尔·史密斯因为洛克调侃自己妻子怒而扇他巴掌丨奥斯卡颁奖典礼

就在全球吃瓜群众疯狂制作梗图的时候，我看着史密斯如此干净利落的一巴掌，突然意识到，这不是给物理老师提供了完美的出题素材吗？反复看了几遍掌掴视频，我脑中已经想出了好几道题目：

第一问：

史密斯打克里斯这一巴掌的能量有多大？

巴掌的能量，说的是它运动起来的动能。我们需要先估算一下史密斯的出掌速度。逐帧播放视频，从史密斯把手抬到胸前，再到他的巴掌刚离开洛克的脸，总共有3帧。视频每秒大约为16.67帧，那么这一过程的耗时就大约为3/16.67≈0.18秒。

为了计算速度，自然还需要手掌移动的距离。但是，因为视频的机位离得比较远，角度也很刁钻，只能看到史密斯的手臂从身前挥了过去，他的手掌移动的距离不太好看得出来。因此，我亲自模仿了一下画面中的过程，右臂从右挥到左，粗略估计转过的角度是100度。假设史密斯的臂长是80cm，以及在掌掴过程中他的手臂以肩膀为圆心划过了一段圆弧，那么手掌移动的距离就等于：

用巴掌移动的距离除以花费的时间，我们可以得到史密斯巴掌的平均速度大约为7.78m/s：

只要我们知道了这一掌的速度，它的动能也就迎刃而解了。成年男性的手掌在总质量中的占比大约是0.58%，考虑到史密斯体格健壮，那么不妨假设他的体重是90千克，那么他巴掌的质量大约为520克。物理学中动能的定义为物体的质量乘上速度的平方，那么史密斯这一巴掌的动能大约为15.74焦耳:

从能量角度而言，这一巴掌的威力也没那么大，大概也就够让你桌头的台灯亮个一秒钟左右。

第二问：

克里斯的脸受到的力有多大？

这个问题相对要复杂一点，需要运用到物理学的动量定理。从最简单的角度考虑，假设史密斯的巴掌在碰到克里斯的脸后立即就停下了（实际上是不可能的，巴掌还会再飞一会）。巴掌的速度从7.78m/s降到了0，是因为受到了克里斯的脸的力。

根据动量定理，巴掌在过程中动量的变化等于它受到克里斯的脸的冲量。假设巴掌和脸接触的时间是0.2秒（这个只能估计个数了，谁让摄像机没放在史密斯面前呢？），那么巴掌受到的力应该是20.23牛顿：

20牛顿的力不算大也不算小，也就是2千克的物体所受到的重力。

算到这，你可能以为已经结束了。然而，你的物理老师从不会那么善良。在你答题的时候，TA会特别关注你有没有漏掉一个步骤。上面计算出的那个力，并不是题目问的“克里斯的脸受到的力”，而是“史密斯的巴掌受到的力”！所以，你要是直接写上F=20.23N的答案，老师会露出一丝微笑，先打个勾，再画几个表示省略的点点，最后再扣你一分。你还得补充一句：根据牛顿第三定律，在打到脸上时，巴掌受到脸的作用力等于脸受到巴掌的力，所以F1=F2=20.23N。

好了，恭喜你答完了本大题的前两问。单纯就史密斯掌掴这一过程而言，一时半会是找不出什么知识点了，这时候物理老师会掏出假设大法，向你抛来了第三问——如果史密斯掌掴的不是克里斯的脸，而是一只冷冻的鸡，那么史密斯要打多少下，才能让这只鸡弄熟？

第三问：

史密斯要打多少下，才能做熟一只鸡？

想烹饪一只鸡，你可以把它烤熟、炸熟、煮熟，还可以用微波炉把它弄熟，目的是杀死鸡身上的有害细菌，也更方便人类消化。假设鸡要变熟，它的温度需要从23升到74摄氏度，那么这一过程需要多少能量呢？

鸡从低温变成高温，本质上是它自身热能的变化。热能的多少不仅取决于温度的变化，还要看物体的质量和类型，写成公式就是这样的：热能变化=质量×比热容×温度变化。

那么，“比热容”（公式里写作C）是个什么东西？举个例子：假设我要加热相同质量的钢材和泡沫塑料。钢材和泡沫塑料的原始温度相同，但加热钢材需要更多能量，因为钢的比热容是0.49 J/(g•°C)——这个单位读作焦耳每克摄氏度，而泡沫塑料的比热容只有0.3 J/(g•°C)，比钢材要小。

我们不妨计算一下，一只鸡从低温升到高温所需的能量：

再用这个结果除以史密斯一巴掌的能量，我们在之前算出过是15.74J——

我们最终可以得到，史密斯再打不到4万个巴掌，就能把一只鸡给拍熟了……

甚至能算算要扇多少巴掌能拍熟一只鸡，嗯…… 这届奥斯克很有意思｜橘子娱乐/微博

事实上，早在两年前，就有物理学家真的做了用巴掌打熟鸡的实验。最后的结果是，在用特制机器拍打一只生鸡135000后，真的得到了一只熟鸡，就是味道实在是不敢恭维了。

特制机器拍打生鸡现场｜Louis Weisz/Youtube

写到这，一道高中物理的大题差不多也就结束了。如果有人还意犹未尽的话，不妨再想一想这道思考题：如果史密斯以接近光速的速度朝克里斯扇巴掌，可能出现哪些现象呢？

当然，想要再思考这道题，我们只能祈祷史密斯的手和克里斯的脸在4万次巴掌后还能完好无损吧。

关键词： 泡沫塑料 动量定理

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