La physique réelle de Super Mario Comment un plombier costaud pourrait-il sauter si haut?
NouvellesCapable de sauter cinq fois plus haut que sa taille, de courir à une vitesse constante et de percer des briques solides, Mario est capable d’excellents exploits. Mais qu'en est-il du corps du plombier accroupi qui permet de tels miracles de l'athlétisme? Lorsque vous épluchez les couches du personnage infâme de Nintendo, vous révélez une merveille médicale plus vraisemblablement étrangère qu’un être humain..
Vous ne comprenez vraiment les capacités de Mario que lorsque vous le quantifiez et le comparez à ses homologues humains..
Alors, qu'est-ce qui fait un Mario? Avec Super Mario Run maintenant au premier rang des charts de l'iPhone App Store, nous analysons sous le microscope l'anatomie du plombier le plus célèbre du monde..
Mesurer un Mario
Un entraîneur personnel canadien, Evan Ungar, détient le record du monde Guinness du «plus grand saut en hauteur», réussissant à franchir le record de 5'3” sans run up:
Debout 5'10” Grand, Ungar a presque sauté de sa taille pour atteindre le record.
Mario fait un peu mieux.
Dans l’original Super Mario Brothers (où je prendrai toutes mes mesures), il est capable de faire un saut debout à cinq fois sa propre taille:
Selon une statue officielle de Nintendo, Mario se tient 5'1” grand, signifiant à chaque bond, Mario saute à plus de 25 pieds dans les airs, soit 7,75 m. Près de cinq fois le record d'Ungar.
Quand il s'agit de courir, sachant que Mario est 5'1” haut signifie que nous pouvons prendre sa hauteur verticale dans le jeu et l'utiliser comme règle pour marquer une distance horizontale et le temps qu'il lui faut pour l'exécuter.
À partir de là, nous pouvons extrapoler à quelle distance il peut parcourir des kilomètres et calculer sa vitesse maximale. Tous ceux qui ont déjà joué à ces premiers jeux de Mario sauront qu’une fois l’homme maîtrisé, il ne ralentira pas tant qu’il n’aura pas frappé un mur de briques. Nous pouvons donc être sûrs qu’il ira à un rythme soutenu:
Il faut trois secondes à Mario pour parcourir une distance équivalente à 15 m. Sur une heure, à cette vitesse, Mario parcourrait 18 km. Par rapport à la course au 100 m, d’une durée de 9,58 secondes, de Usain Bolt, qui fonctionne à 27,44 mph, Mario pratique pratiquement le jogging. Cependant, lorsque vous regardez le record du marathon de Dennis Kimetto de 2:02:57, avec une vitesse moyenne de 12,7 mi / h, vous pouvez voir que l'italien coriace se débrouille, surtout pour quelqu'un qui y est depuis 35 ans..
Mais c’est le coup de poing dans la brique qui rend Mario le plus impressionnant. Même si vous avez peut-être vu des vidéos de spécialistes des arts martiaux perforant du béton, il s’agira généralement d’une dalle individuelle ou d’une pile de celles-ci séparées par des crayons. Dans Mario, les blocs en vol stationnaire ont 4 couches d’épaisseur, sans espace évident entre les rangées:
Pourtant, malgré cela, il parvient à les briser en un seul coup.
Selon un article sur la (lecture fascinante de fin de soirée, je vous le dirai), une pile de quatre briques de haute résistance peut supporter une pression de 3 750 psi avant la fissuration, soit 16 681 newtons..
Maintenant, quand les artistes martiaux frappent des blocs, ils le font à environ 24 mph, produisant 3000 newtons de force. démontre à quel point cela est suffisant pour casser un bloc de béton. Pour que Mario réussisse une pile de quatre, il doit produire plus de cinq fois cette quantité..
Bien sûr, alors qu’un artiste martial produit toute cette force à partir d’un coup de poing, Mario produit ces 16 681 newtons de force à partir de son saut..
Sachant combien de force il lui faut pour frapper les briques et la vitesse de son saut, nous pouvons nous permettre de deviner la masse corporelle de Mario. Considérons cette équation:
Si la force est égale à 16 681, la vitesse est de 7,75 m / s et le temps de contact est d'une trame, ou -.03 secondes, la masse de Mario ne doit être que de 33,3 kg. C'est un peu plus de 5.
C’est à ce stade que je devrais probablement dire que les physiciens ont compris que les jeux de Mario ne jouent pas par gravité terrestre.
Dans un article intitulé, un groupe d’étudiants de la Midwood High School du Brooklyn College a calculé à partir de la vitesse à laquelle Mario est tombé au sol qu’il agissait sous 9,31 g, soit plus de neuf fois plus que la norme Terre. Ainsi, alors qu'il a une masse corporelle de 33,3 kg, sur son monde, il pèse 310 kg, soit un 48e plus imposant.
Alors, Mario, un 5'1” L’homme est capable de courir à 11,2 mi / h, de sauter de plus de 25 pieds et de percer des piles de quatre briques, tout en pesant presque 48e.
Quel type de corps permettrait ces exploits?
Faire un Mario
La première chose à faire est d’essayer de déterminer à quel point Mario est constitué de muscles. Nous connaissons sa masse corporelle et sa taille, ce qui est un début, surtout si nous supposons que son corps est proportionné à peu près comme celui d’une personne moyenne..
En juillet 2000, 468 hommes et femmes différents ont été étudiés pour déterminer la masse musculaire squelettique moyenne d’une personne en fonction de son âge et de son sexe. Le muscle squelettique est la viande qui tire sur vos os, fait bouger vos articulations et donne de la puissance à toutes vos activités. C'est là que nous pourrons comprendre comment Mario peut sauter si haut.
Le premier problème lorsque vous placez Mario sur cette carte est de déterminer son âge. Selon sa biographie dans Super Smash Bros Melee, il avait 26 ans en 2002, ce qui voudrait dire qu'il est né en 1976, cinq ans seulement avant sa première apparition dans le jeu original Donkey Kong et qu'il a 40 ans aujourd'hui..
Je pense que Mario est un menteur.
D'une part, vous devez tenir compte du fait que lors de sa première comparution, l'homme est un plombier qualifié. exige que les apprentis aient au moins 16 ans avant de commencer les quatre années de formation nécessaires pour être qualifié, ce qui signifie qu'en 1981, quand il apparaît à Donkey Kong, il doit avoir au moins 20 ans. Je vais donner à Mario le bénéfice de doute et dire qu'il est né en 1961, ce qui lui fait 55 aujourd'hui.
Selon cette étude, environ 35% de sa masse corporelle est constituée de muscle squelettique. Cela signifie que Mario ne dispose que de 11,7 kg, soit un peu plus de 1,8 milliard de muscles pour réaliser les exploits qu’il accomplit..
Examinons à nouveau ce saut et la quantité d'énergie nécessaire pour propulser un objet de 33 kg à 25 'dans les airs sous plus de neuf fois la gravité de la Terre. Energie = masse x gravité x hauteur. Nous parlons donc de muscles qui utilisent 23 563 joules à chaque saut. Comme cela prend une seconde pour le faire, nous savons que la puissance générée par les muscles est exactement la même..
Pour mettre cela en perspective, selon le manuel standard de Marks pour les ingénieurs mécaniciens, “un ouvrier au cours d'une journée de 8 heures peut supporter une production moyenne d'environ 75 watts”. En un seul saut, Mario utilise la même quantité d'énergie qu'une personne qui travaille cinq minutes..
De toute évidence, Mario doit avoir des muscles sérieux, mais de l'extérieur, il ne semble pas volumineux. Ses bras et ses jambes sont minces, sa poitrine est arrondie plutôt que dure.
Il existe une maladie très rare qui pourrait expliquer un peu ce phénomène: l'hypertrophie musculaire liée à la myostatine. Cette condition fait que les gens ont deux fois plus de masse musculaire que votre humain moyen. Vous avez peut-être vu le documentaire sur les enfants les plus forts au monde qui a suivi Liam Hoekstra, un enfant de trois ans atteint de la condition suivante:
Ces muscles plus denses sont capables de produire deux fois plus de puissance tout en occupant la moitié de l'espace.
Même avec deux fois plus de force que votre homme moyen, nous sommes toujours à plusieurs ordres de grandeur de ce dont il aurait besoin pour produire la puissance et la force dont il fait preuve dans Super Mario World..
Cela devient encore plus étrange quand on pense aux os de Mario. Alors que Mario est relativement léger en masse, il fait tout ce saut et frappe sur un monde où il pèse 48ème. La tension constante sur ses articulations et ses os doit être terrible.
Il y a eu de nombreuses études sur la façon dont nous éliminons la force d'un impact d'une chute, comme ou. Nous n'avons pas besoin de les regarder, cependant, car Mario atterrit pieds joints et jambes tendues, comme tous les manuels de santé et de sécurité l'ont déjà dit..
Si seulement il y avait une étude où des scientifiques ont fait sauter des gens d'une hauteur sans plier leurs jambes, histoire de voir quels dommages cela ferait…
Oh, la science, .
En 2013, un groupe de Sao Paulo avait des sujets qui portaient un support qui bloquait leurs genoux et les faisait sauter d'une plateforme pour mesurer la force subie par leurs genoux. L’étude a révélé que les sujets pesant en moyenne 64 kg, sautant à partir de 75 cm, mettaient leurs genoux sous 6 100 N de force.
Mario pèse près de six fois son poids sur sa planète et tombe 10 fois plus haut. Selon l'ingénieur biomédicale Cindy Bir de la Wayne State University à Detroit, dans une interview accordée à, un coup sec fournissant 4000 newtons de force a 25% de chances de casser votre fémur. Mario reçoit plusieurs fois cet impact à chaque saut. C'est une merveille que ses jambes ne se cassent pas en mille morceaux à chaque atterrissage.
Il existe en réalité une raison réelle qui peut expliquer pourquoi Mario n'est pas toujours avec des béquilles: il se peut qu'il possède une protéine LRP5 mutée qui a entraîné une augmentation de la densité osseuse. Selon un article paru dans, un cas de la mutation aurait été découvert après qu'une personne se soit retirée d'un grave accident de voiture sans un seul os brisé..
Une autre a été découverte après que les médecins eurent échoué à plusieurs reprises à un patient pour le remplacement de la hanche. Le problème était qu'ils ne pouvaient pas obtenir les vis pour que la prothèse pénètre dans ses os. Un effet secondaire pour les personnes atteintes de la mutation est que, avec des os aussi denses, ils ne savent pas nager aussi facilement, trouvant leur corps moins flottant que les autres. Compte tenu de la manière dont Mario s’enfonce dans les niveaux sous-marins, cela suggère que cela pourrait en être la cause..
En regardant au-delà de ses muscles et de ses os, les organes de Mario soumettent ses organes à un stress extrême. Son cerveau, par exemple, est soumis aux mêmes forces G extrêmes qu'un pilote de chasse chaque fois qu'il saute d'un tas de blocs. Il tombe en danger de faire une perte de connaissance en tombant à cause du sang qui sera aspiré dans les vaisseaux sanguins de son crâne. Quand il frappe le sol, la décélération soudaine peut provoquer des bleus au cerveau lorsqu'il se déplace dans le crâne. Mario doit avoir une couche de meringes plus épaisse que la moyenne des personnes, fournissant plus de matériau de rembourrage à l'intérieur du crâne pour l'empêcher de se blesser à l'impact.
Puis il y a son coeur. La pression artérielle de Mario doit être énorme. Non seulement il vit dans un monde où la gravité est plus de neuf fois supérieure à la nôtre, ce qui mettra son système vasculaire à rude épreuve juste pour transporter le sang tout autour du corps, mais, avec ses muscles plus denses que la normale, expulsant autant d'énergie à chaque saut, son le cœur devra travailler plus fort pour s'assurer qu'il reçoit du sang fraîchement oxygéné. Si nous coupons l'homme ouvert, son cœur et ses poumons seraient très probablement plus gros et constitués d'un tissu plus dense.
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Un effet secondaire de tous ces muscles et organes plus grands et plus performants est que le corps de Mario brûle beaucoup plus d'énergie. En plus de ses dépenses caloriques de base, chacun de ses sauts brûle au moins cinq calories. Pas grand chose en une fois mais chaque niveau voit Mario défiler comme un lapin, accumulant des centaines de calories.
Il y a aussi le fait qu'il court partout, tout en pesant 48, ce qui ajoute un effort supplémentaire à tous ses mouvements. Même s'il est probablement en bonne santé, il devra absorber chaque jour des milliers de calories supplémentaires. Tout cela dans un monde où la seule nourriture qu'il puisse trouver, ce sont des champignons..
Je suis sûr que Nintendo n’a jamais vraiment réfléchi à la réalité de Mario, mais la créature qu’ils ont construite est fascinante. S'il respectait les mêmes règles que les gens normaux, il serait mort plusieurs fois. Son corps serait trop lourd pour vivre dans un monde où la gravité est neuf fois plus grande, ses muscles, ses organes et ses os étant mal équipés pour fonctionner sous une pression intense..
Il y a beaucoup de questions à propos de Mario, mais les chiffres que nous pouvons calculer à partir de la façon dont il se comporte dans le jeu s'ajoutent pour faire d'un homme très différent de celui de votre plombier moyen.
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