Super Mario's verkliga fysik Hur kan en portly rörmokare hoppa så högt?
NyheterKan hoppa fem gånger sin egen höjd, springa vid en stadig 11mph och slå genom solid tegel, Mario kan göra fantastiska prestationer. Men vad handlar det om knäbommarens kropp som tillåter sådan mirakel av atleticism? När du skalar tillbaka lagren av Nintendos berömda karaktär avslöjar du ett medicinskt underverk som är mer sannolikt utomjordiskt än mänskligt.
Du får verkligen en känsla av Marios förmågor när du kvantifierar och jämför honom med sina mänskliga motsvarigheter.
Så, vad gör en Mario? Med Super Mario Run hoppar vi nu upp iPhone App Store-diagrammen, vi lägger anatomin till världens mest kända rörmokare under mikroskopet.
Mätning-en Mario
Kanadensisk personlig tränare Evan Ungar håller Guinness världsrekord för "Högsta Stående Hopp", som klarar av att hoppa en jätte 5'3” utan att springa upp:
Stående 5'10” högt hoppade Ungar nästan sin egen kroppshöjd för att uppnå rekordet.
Mario gör lite bättre.
I de ursprungliga Super Mario Brothers (där jag tar alla mina mätningar från) kan han göra ett stående hopp till fem gånger sin egen kroppshöjd:
Enligt en officiell Nintendo-staty står Mario 5'1” lång, vilket betyder att varje bundet Mario hoppar över 25 'i luften, eller 7.75m. Nästan fem gånger Ungars rekord.
När det gäller att springa, vet att Mario är 5'1” lång betyder att vi kan ta sin vertikala höjd i spelet och använda honom som linjal för att markera ett horisontellt avstånd och tid hur länge det tar honom att köra det.
Därifrån kan vi extrapolera hur långt han kunde resa i en mil och träna sin högsta hastighet. Den som spelat dessa tidiga Mario-spel kommer att veta att när mannen går fort, kommer han inte att sakta ner tills han träffar en tegelvägg, så vi kan vara säkra på att han ska gå i jämn takt:
Det tar Mario tre sekunder att täcka ett avstånd motsvarande 15m. Över en timme, vid den hastigheten skulle Mario täcka 18 km eller 11,2 miles. Jämfört med Usain Bolts 9,58 sekunder 100m dash, som går ut på 27.44mph, går Mario nästan jogging. Men när du tittar på Dennis Kimettos marathonrekord om 2:02:57 med en genomsnittlig hastighet på 12,7 mph, kan du se den stouta italienaren håller sin egen, speciellt för någon som har varit i detta i 35 år.
Det stansar genom tegel som ser Mario på hans mest imponerande. Medan du kanske har sett videoklipp av kampsportspecialister som stansar genom betong, kommer det vanligtvis att vara en individuell platta eller en stapel av dem separerade med pennor. I Mario är de svävande blocken 4 lager tjocka, utan några tydliga luckor mellan raderna:
Men trots detta kan han krossa dem i en enda träff.
Enligt ett papper om den (fascinerande sena natten läsning, jag ska berätta för dig) kan en stapel med fyra höghållfasta tegelstenar stå emot 3,750psi tryck före sprickbildning, eller 16.681 newtons.
Nu, när kampsportsarkister stansar block, gör de det vid ca 24 mil och producerar 3000 nyatons kraft. visar hur det är tillräckligt kraft att bryta ett betongblock. För att Mario ska knäcka en stack av fyra måste han producera mer än fem gånger så.
Naturligtvis, medan en kampsportsartist producerar all denna kraft från en stans, producerar Mario den 16.681 newtonens kraft från sitt hopp.
Att veta hur mycket kraft han behöver för att påverka tegelstenen för att krossa dem och hastigheten på hans hopp, kan vi riskera att gissa på Mario's kroppsmassa. Tänk på denna ekvation:
Om kraften är lika med 16 681, hastigheten är 7.75 m / s, och kontakten är en enda ram, eller -3,0 sekunder, måste Mario's massa bara vara 33,3 kg. Det är drygt femte.
Det är vid denna tidpunkt jag borde antagligen säga att fysiker har utarbetat att Mario-spelen inte spelar av jordens gravitation.
I en pappersbetit beräknades en grupp studenter vid Midwood High School i Brooklyn College från den hastighet som Mario föll på marken att han agerar under 9.31g, mer än nio gånger större än jordens standard. Så medan han har en kroppsmassa på 33,3 kg, väger han på sin värld 310 kg, eller en mer portly 48.
Så Mario, en 5'1” mannen kan springa vid 11.2mph, hoppa över 25 meter och stansa genom staplar av fyra tegelstenar, samtidigt som de väger nästan 48.
Vilken typ av kropp skulle tillåta dessa prestationer?
Göra en Mario
Det första du behöver göra är att försöka utreda hur mycket Mario som består av muskler. Vi känner till sin kroppsmassa och hans höjd, vilket är en början, speciellt om vi antar att hans kropp är proportionerad som en vanlig person.
Tillbaka i juli 2000 fanns det som studerade 468 olika män och kvinnor för att utarbeta en persons genomsnittliga skelettmassamassa beroende på deras ålder och kön. Skelettmuskeln är köttet som drar på dina ben, flyttar dina leder och ger kraft åt alla dina aktiviteter. Det är där vi kan träna hur Mario kan hoppa så högt.
Den första hitchen när du placerar Mario på det här diagrammet, tränar hur gammal han är. Enligt hans bio i Super Smash Bros Melee var han 26 år 2002, vilket skulle innebära att han föddes 1976, bara fem år före sitt första utseende i den ursprungliga Donkey Kong och 40 år gammal idag.
Jag tror att Mario är en lögnare.
För en sak måste du ta hänsyn till att mannen vid hans första utseende är en kvalificerad rörmokare. kräver att lärlingar är minst 16 år innan de börjar de fyra års träning som krävs för att vara kvalificerad, vilket innebär att han år 1981 ska visas i Donkey Kong, måste han vara minst 20. Jag ger Mario nytta av tvivla och säga att han föddes 1961 och gjorde honom 55 idag.
Enligt studien består cirka 35% av sin kroppsmassa av skelettmuskeln enligt studien. Det betyder att Mario bara har 11,7 kg, bara över 1,8, av muskler för att uppnå de prestationer han gör.
Låt oss se igen på det hoppet och hur mycket energi det skulle ta för att driva ett 33 kg objekt 25 'in i luften under mer än nio gånger Jordens gravitation. Energi = massa x gravitation x höjd. Så vi pratar om muskler som använder 23.563 joules i varje hopp. Eftersom det krävs en enda sekund för att göra detta vet vi att kraften som genereras av musklerna är exakt densamma.
För att uttrycka detta i perspektiv, enligt Marks 'Standard Handbook for Mechanical Engineers, “en arbetare under en 8 timmars dag kan upprätthålla en genomsnittlig effekt på cirka 75 watt”. I ett enda hopp använder Mario samma makt som en person som arbetar i fem minuter.
Det är uppenbart att Mario måste ha några allvarliga muskler, men från utsidan verkar han inte skrymmande alls. Hans armar och ben är smala, hans bröst är avrundat snarare än hårt.
Det finns ett mycket sällsynt tillstånd som kan gå ett litet sätt att förklara detta: myostatinrelaterad muskelhypertrofi. Detta tillstånd får människor att ha dubbelt så mycket muskelmassa som din genomsnittliga människa. Du kanske har sett världens starkaste spädbarnsdokumentär som följde Liam Hoekstra, en treåring med villkoret:
Dessa tätare muskler kan producera dubbelt så mycket kraft när de tar upp hälften av rymden.
Även med dubbla styrkan hos din genomsnittliga man, är vi fortfarande flera storleksordningar av vad han skulle behöva för att producera kraften och styrkan som han visar i Super Mario World.
Det blir ännu främling när man tänker på Mario's ben. Medan Mario är relativt lätt massavis gör han allt detta hoppar och stansar på en värld där han väger 48: e. Den konstanta belastningen på hans leder och ben måste vara hemskt.
Det har varit många studier på hur vi negerar kraften av en nedgångs påverkan, som eller. Vi behöver inte titta på dem, eftersom Mario landar med båda fötterna tillsammans och hans ben raka, som varje hälso- och säkerhetsmanual någonsin har sagt att inte göra.
Om det bara fanns en studie där forskare fick folk att hoppa från en höjd utan att böja sina ben, bara för att se vilken skada det skulle göra ...
Åh, vetenskap, .
Tillbaka i 2013 hade en grupp i Sao Paulo ämnen bär en rigg som låste knäna på plats och fick dem att hoppa av en plattform för att mäta kraften som knäna genomgick. Studien visade att ämnen med en genomsnittlig vikt av 64 kg, hoppar från 75 cm, satte sina knä under 6 100 N kraft.
Mario är nästan sex gånger så stor på sin planet och faller från 10 gånger högre. Enligt den biomedicinska ingenjören Cindy Bir vid Wayne State University i Detroit i en intervju med, har ett skarpt slag som levererar 4000 newtons kraft en 25% chans att knäcka din lårben. Mario får många gånger den effekten med varje hopp. Det är konstigt att hans ben inte klämmer in i tusen bitar med varje landning.
Det finns faktiskt en verklig världsförklaring som kan förklara varför Mario inte är för alltid i kryckor - det kan vara att han har ett muterat LRP5-protein som leder till ökad bentäthet. Enligt en artikel i, upptäcktes ett fall av mutationen efter att en person gick bort från en allvarlig bilolycka utan ett enda brutet ben.
En annan upptäcktes när läkare misslyckades flera gånger för att passa en patient med en höftbyte, problemet var att de inte kunde få skruvarna för protesen att tränga in i benen. En bieffekt för dem med mutationen är att med sådana täta ben kan de inte simma lika lätt och finna sina kroppar mindre flytande än andra människor. Med tanke på hur Mario sjunker i undervattensnivåerna, föreslår det att det kan vara orsaken.
Ser utöver hans muskler och ben, Mario's organ läggs under extrem stress av hans fördomar. Hans hjärna, till exempel, utsätts för samma extrema G-krafter som en stridsflygare varje gång han hoppar av en hög hög av block. Han är i fara för att gå ut som han faller på grund av blodet som kommer att dras upp i blodkärlen i hans skalle. När han träffar marken kan den plötsliga retardationen få sin hjärna att blåsa när den rör sig inuti skallen. Mario måste ha ett tjockare meringeslager än den genomsnittliga personen, vilket ger mer dämpande material inuti skallen för att förhindra att den blåser på slag.
Då är hans hjärta. Marios blodtryck måste vara enormt Inte bara lever han på en värld med mer än nio gånger vår gravitation, som kommer att sätta på hans kärlsystem bara för att transportera blodet runt kroppen, men med sina tätare än normala muskler förkastar så mycket energi med varje hopp, hans hjärtat måste arbeta hårdare för att försäkra sig om att de levereras med nyoxiderat blod. Om vi skivade mannen öppnade hans hjärta och lungor skulle sannolikt vara både större och gjorda av tätare vävnad.
- Nintendo Switch Releasedatum, nyheter och funktioner
En bieffekt av alla dessa större, bättre prestanda muskler och organ är att Marios kropp brinner genom mycket mer energi. Förutom hans grundläggande kaloriförbrukning brinner var och en av sina hopp åtminstone fem kalorier. Inte mycket på ett och samma sätt, men varje nivå ser Mario som en kanin och rackar upp hundratals kalorier.
Då är det faktum att han kör överallt, samtidigt som han väger 48: e, vilket ger en större ansträngning till alla hans rörelser. Medan sannolikt en väldigt frisk man, måste han ta i tusentals extra kalorier varje dag. Allt i en värld där den enda mat han kan hitta är svamp.
Jag är säker på att Nintendo aldrig lägger mycket på tanken i Mario's verklighet, men den varelse de har byggt är fascinerande. Om han spelade med samma regler som vanliga människor, skulle han vara död många gånger över. Hans kropp skulle vara för tung för livet i en värld med nio gånger gravitationen, med sina muskler, organ och ben som inte är utrustade för att fungera under det intensiva trycket.
Det finns många frågor om Mario men siffrorna vi kan träna ut från det sätt han uppför i spelet lägger till för att göra en man väldigt annorlunda byggd från din genomsnittliga rörmokare.
- De konstigaste Super Mario-spelen någonsin