トラックで最速で走るにはどうすればいいでしょうか?あなたの知らない「最速カーブ」！

人生はレーストラックのようなもので、どうすれば一番速く走れるのかよく知りたくなります。

私たちがまっすぐな道を突き進んでいるとき、誰かが別の道を進んで私たちを追い抜いていきます。この瞬間、誰もが雪の上にひざまずいて空に向かって叫んでいるように感じます。「いやだ！これは不公平だ！私のトラックは明らかに最速なのに、彼は不正をしている！どうすれば私が最速になれるのか？」

実際、物理学界の大物たちも、このような「哲学的な」疑問に取り組んできました。 1630 年、ガリレオは「2 点間の最速の経路はどれか」という質問をしました。当時、彼はその線は直線であるべきだと考えていましたが、後にこの答えが間違っていたことが判明しました。

では本題に入りましょう:

大物同士の競争の中で、私たちは徐々に「人生の本質」を垣間見ることができるようになります。それは、2点間に最も速い曲線があるということです。しかし、これには前提条件があります。ここで私が全力疾走を開始しても、あなたがこっそりアクセルを踏んだ場合、これは機能しません。人は不平等に生まれると言われていますが、今日の比較では同じスピードでスタートする必要があります。

では、最も速いカーブは何でしょうか?写真を見るのが一番直感的です。

テキストの説明

上の図（出典：Baidu）に示すように、同じ質量とサイズの小さなボールが各トラックの上部で同時に静止状態から放出された場合、1 つのトラックのボールが最初に端に到達することがわかります。この軌道の曲線は、最速中心曲線と呼ばれます。

最速の曲線は実際には次のようになります。

テキストの説明

上の図のように、円が直線に沿って動くとき、円の境界上の特定の点が描く軌道がサイクロイドであり、私たちが普段目にする最も速い曲線は、逆サイクロイドである曲線です。

最速の曲線について学んだ後、勤勉で勉強熱心な子供たちの中には、その背後にある原理に興味を持つ人もいると思います。簡単に説明させてください。

復号化:

私たちは子供の頃から、2 点間の最短距離は線分であると教えられてきました。しかし、ボールが同じ距離を水平に転がる場合、曲線軌道上のボールは明らかにより遠くまで落ちます。現実世界では、同じ条件下では、物体が自由落下する高さが高くなるほど、その落下速度も大きくなるということに気づくのは難しくありません。

したがって、直線上を転がるボールは、追い抜かれるのをただ見ているしかありません。最速曲線の素顔を探ることは、一見単純なようですが、大学の物理学や微積分学などの考え方が関わってきます。興味のある方のために、後ほどイースターエッグを用意する予定です。

最速のトラックを選択する秘密を習得することに加えて、最速のカーブは「まだ遅くない」という真実も教えてくれます。

下の図のように、異なる色のボールが異なる位置から同時に落ちてきて、同時にゴールラインに到達しますが、これは直線では不可能です。しかし、サイクロイドの特殊な曲線関数では、物理学はその驚異を示します。したがって、最も速い曲線は等時曲線とも呼ばれます。したがって、出発点が異なっていても、後退しないでください。正しい道を見つけさえすれば、他の人を追い越して目的地にたどり着くことができます! （チキンスープの香りが漂ってきます～）

このような興味深い曲線は、人生の問題を解決するだけでなく、人生に非常に役立ちます。

ジェットコースターのデザイン

ジェットコースターは、人生で最も速いカーブの典型的な応用例です。私たちはなぜジェットコースターに乗るのでしょうか？もちろん興奮のためです！

顧客の要求を満たすために、エンジニアは最速カーブという独創的なコンセプトを採用し、人々が最も速い落下速度と最も楽しい感覚を体験できるように努めました。

スケートボードのヒント

スケートパークでは、誰もが密かに誰がより速くスケートできるかを競い合っています。この時点で、最速のカーブをマスターすれば、スケートパーク全体で最もクールな男になれるでしょう!

同じ地点からスタートしても、相手がズルをして先にスタートしても、最速のカーブの軌道に沿って滑れば、必ず勝てます！

寄稿者: 西南大学科学普及宇宙ステーション、重慶物理学会、北碚区科学技術協会

監査専門家：張 喬明

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