科学探索|为什么高铁上的蚊子不会被甩到车尾？为什么高铁上的蚊子不会被甩

最近某视频软件上，一个看似和物理有关的问题火了：高铁上的蚊子到底会不会因为高铁的加速而被甩到车尾？看了众多博主对此的解释，小编这个人间清醒，啪的一下就站起来了 ── 看似简单的问题其实里面其实包含了非惯性参考系、流体力学等方面的知识。

时速350公里的高铁将从航站楼下穿行？！这座机场的秘诀在地下

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在开始正式推导之前，先摆出我们的结论。在一直加速的列车厢内，蚊子只保持悬浮状态的话确实是会甩到车后！只要车厢够长，蚊子就会相对车厢向车厢后做匀速运动。
具体的约束条件还有一些推论，比如：“蚊子的受力是怎样的？”、“蚊子什么情况下会撞在车厢前壁？”、“如果车厢被我们抽成真空，会有什么不同？”等，我们会在后续的推导中进行阐述。
Part.1
问题背景
这不放暑假了，当各位小伙伴搭上回家的公交车、地铁甚至高铁，拿出手机，开始安心的进入坐享行程模式时。有可能你会遇到这种情况，我的天，高铁上竟然也有蚊子？你会不会瞬间带上痛苦面具，露出下面的表情？
不过速度为300km/h的高铁上的蚊子，此时岂不是正在以83m/s的速度相对于地面运动？
了解相对性原理的同学，肯定能知道这只是参考系的问题。车厢，车厢内的空气和蚊子，相对静止，以车厢为参考系，蚊子在车厢内就如“飞”平地。匀速阶段也不用解释太多。
好奇的同学就问了，蚊子从一开始相对地面静止是如何加速到83m/s的速度呢？（虽然这个速度很大，但是实际上在加速阶段，高铁的平均加速度只有约0.2m/s2，并不算很大）
在加速阶段，如果蚊子是在车厢内部固定表面作以停留，摩擦力做功，蚊子跟着高铁一起加速，也就和高铁轻松地达到相同的速度，就和坐在列车上的乘客一样。
猜大家点进来也不是只想看这样的结论，老师说过“做物理题一定要揣摩出题人的意图。”大家想知道的肯定是下面的内容——车厢内悬空的蚊子是如何加速到和高铁相同速度的？接下来，我们主要从定性的角度出发来解释这些问题。
Part.2
车厢内悬空的蚊子是如何加速到和高铁相同速度的？
为了阻止可恨的蚊子和我们保持同样的速度。假设我们在车厢内部的每个角落都抹上了一种超润滑的物质，让蚊子根本不能“搭便车”，否则就要在车厢上来一段地板动作。
此时我们假设蚊子在车厢中，并没有相对车厢前后左右的力（杠精先别抬杠），只是悬停在空中，此时竖直方向上的力达到平衡。

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竖直方向上，蚊子扇动翅膀提供的升力F升，空气的浮力F空浮，蚊子所受的重力G三力平衡。
高铁将会以a的加速度向前运动，要知道蚊子此时是怎么运动的，最关键的是进行此时的受力分析。
Part.3
蚊子此时如何受力？
我们知道牛顿运动定律只适用于惯性参考系。比如在日常分析问题时，地球就是一个很好的惯性参考系。现在，高铁车厢正在相对于地面，做匀加速直线运动。显然，高铁不能被视为一个惯性参考系，它是一个典型的非惯性参考系。那么牛顿运动定律是不是在这个参考系中就完全不能适用了吗？