本文由501 茶发女孩灰原哀创作完成，发布于柯研所社交媒体，未经授权请勿转载

大家好，这里是柯研所501号研究员茶发女孩灰原哀。在剧场版M5《通往天国的倒计时》中，少年侦探团打算开着留在会场的红色跑车从所在的大楼冲到对面大楼楼顶的水池里。在柯南提出这个方案后，灰原哀首先对这个方案提出了质疑，理由是经过她的计算，汽车无法冲去对面大楼的水池。那么，这里面用到了什么物理知识呢？

首先我们先来复习以下一些常见物理量：

(资料图片仅供参考)

时间t（单位s），在《名侦探柯南》中经常会出现有人问现在是几点了这样的一幕。比如警察在逮到犯人时经常会看一下手表并说出几时几分几秒某某某被逮捕【例如M22《零的执行人》风见警官逮捕毛利大叔时】：

这里的时间想表达的是现在所在的具体时间。它就好比时间轴上的一个点或者时针转动过程中一瞬间指针所在位置，我们将这种时间称为时刻，比如下午15:00、晚上21:00，这些都是时刻。然而，我们生活中有时说的时间，指的并不是某一个具体的时间点，而是某一个时间段。比如剧场版M5《通往天国的倒计时》中玩的数30秒的游戏此处的30秒就是指的一个时间段，这个30秒是游戏开始的时刻和游戏结束的时刻之间的时间差，我们将其称为时间间隔。

介绍完时间后我们来介绍位移，位移x（研究水平方向直线运动时一般用x，单位m），位移是一个矢量，它既有大小也有方向，它画在图上就是初位置指向末位置的有向线段，位移的大小与我们常说的距离（标量）有所不同，比如绕400m跑道跑一圈运动的路程是400m，但是位移大小是0（因为初末位置相同），因此当做单方向的直线运动时位移大小和距离是一样的。

速度v（单位m/s）是矢量，它同样既有大小又有方向。速度的大小也叫速率，因此我们不难发现速率是标量，仅有大小而没有方向。常见的速度有平均速度和瞬时速度：平均速度的计算方法是位移÷时间（时间间隔），而瞬时速度是矢量，指某一时刻的速度，例如在剧场版M22《零的执行人》中安室透开跑车某一时刻跑车仪表盘上的码数就是那个时刻的瞬时速度大小。

简要列举基本的物理量后，我们便能将其运用到剧场版的实际案例中。如果将少年侦探团坐车冲出大楼的过程转化为物理模型，我们可以近似将其看成是平抛运动。

在研究平抛运动之前我首先需要了解一些与之相关的简单运动。

我们在小学应用题中经常会遇到算走了多少直线距离的题目，而我们求算运动的距离的方法往往是用速度×时间，比如某物体以5m/s的速度向东运动，经过2s运动后一共向东运动了5×2=10m，我们称这样的运动为匀速直线运动。但是这种运动在我们的生活中并不常见。

当物体做匀速直线运动时，问题前进的距离可以等于速度大小和运动时间的乘积，但是如果速度不是一成不变，而是会随着时间发生变化，则求匀速直线运动的前进距离的办法就不管用了。此时需要引入变速直线运动的概念。

我们把速度随时间均匀变化的直线运动称为变速直线运动，而上面举的速度随时间均匀增大的变速直线运动的例子，被称为匀加速直线运动。

要研究匀加速直线运动，我们需要了解加速度，加速度一般用a表示（单位m/s2 ），是一个矢量。当物体做匀变速直线运动时加速度等于速度的增量，除以时间间隔。例如：物体向东做初速度为1m/s，加速度为2m/s2的匀加速直线运动，即理解为物体在t=0s时速度为1m/s，之后速度的大小每秒增加2m/s，故t=0.5s时速度为1+2×0.5=2m/s。

在了解了时间、位移、速度、加速度后，我们便可以来分析它们四者之间的关系：假设某物体做匀变速直线运动，其初速度为v0，末速度为v，加速度为a，时间间隔为t，位移为x，平均速度为，那么就有v=v0+at，x=v0t+1/2at2，v2-v02=2ax，2v-=v0+v。

我们将初速度为0m/s加速度为重力加速度g的匀加速直线运动称为自由落体运动。重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，它的大小可以用实验方法求出。实验证明：重力加速度的大小随其在地球上地点的不同而略有差异。例如在赤道上g=9.780 m/s2，在北极g=9.832m/s2，在北纬45°的海平面上g=9.807m/s2，在北京g=9.801m/s2等。通常在没有明确说明的时候g取9.8m/s2。在进行粗略的计算或有说明时可以把g取作10m/s2。在地球上同一地点，重力加速度是一个恒定的矢量。这就决定了自由落体运动实质上是一个初速度为零的匀加速直线运动。剧场版M13《漆黑的追踪者》柯南跳东京塔若忽略空气阻力柯南从最高点竖直下落到腰带开始收缩产生拉力之前可以近似看成自由落体运动。

下面我们来介绍平抛运动：平抛运动是指在t=0s时刻有一个水平方向的初速度加速度始终为重力加速度g的运动，而若t=0s时刻有一个水平方向的初速度加速度方向竖直向下且大小方向不发生变化时，则其被称为类平抛运动。

在研究平抛运动时，人们通常将平抛运动分解成水平方向的运动和竖直方向上的运动（平抛运动水平方向的运动和竖直方向上的运动相互独立互不干扰），因为平抛运动初速度方向水平（竖直方向初速度为0m/s），加速度为重力加速度g（故水平方向加速度为0m/s2）,所以当物体做平抛运动时，物体在水平方向上做匀速直线运动且水平方向速度等于初速度，下竖直方向上做初速度为0m/s,加速度为g的匀加速直线运动（自由落体运动）。

现在我们回到剧场版M5《通往天国的倒计时》中的画面，当飞出柯南他们所在楼时可以近似看成是平抛运动（忽略空气阻力等的影响），如果我们假设柯南他们去所在的双子楼的楼层和对面大楼（柯南他们想要到得到大楼）之间的高度差为s，根据上面提到的公式可以得到：

根据灰原的计算，下落20m，时间需要约2.02s，然而要在2s左右时间跑两栋大楼之间的水平距离60m，水平初速度得要30m/s，换成时速就是108km/h，但是从柯南他们所在会场的大小来看，在冲出大楼时无法获得30m/s的初速度，因此她一开始认为柯南的想法行不通。最后柯南利用爆炸增大了初速度从而成功冲到了对面的大楼。

审核：

柯研中心

作者：

501  茶发女孩灰原哀