要使橡胶达到着火点T=350℃,假定环境温度20℃,忽略橡胶鞋对人体、空气和地面的散热,那么鞋子温度升到着火点需要的热量Q:
Q=cmΔT
其中c为橡胶的比热容,c=1700J/(kg·℃),m为鞋底橡胶块质量,不妨记为50g,ΔT为从20℃升至350℃,计算得到:Q≈28kJ,为便于计算记为30kJ
假设该能量完全由鞋子对地面的摩擦来提供,那么:
Q=fs
f为鞋底受到的摩擦力,s为鞋子对地面的位移(注意这个位移是鞋子与地面接触时向后滑动的距离,而不是人跃起向前冲出的距离),假定s=3mm,那么摩擦力f应当为:
f=Q/s=10000000N
人前进的动力来源于地面对鞋子的摩擦,再考虑鞋子与地面接触时间很短(不妨记为0.1s),人体通过鞋子发力蹬地获取初速度的过程近似弹性碰撞,根据动量定理:
MV=ft(M为人体质量,记为60kg;V为人体速度)
V=16667m/s≈60000km/h