哈利波特立体模型:蚂蚁每分钟的步行时间？

研究蚂蚁爬行的平均速度

实验报告

实验方案一：在实验方案一的实施中，我将一只蚂蚁（代号甲）放在
透明塑料管的一端，然后封住此端口，迫使蚂蚁甲从另一端口出去。
从蚂蚁甲移动开始计时，直至蚂蚁甲爬出另一端口停表。通过观察得
从塑料管一端爬出塑料管另一端，蚂蚁甲用时19秒，测得塑料管长度
为0.18米。所以速度v=△S／△t=0.0095m/s。用同样方法测得另
一只蚂蚁乙用时20秒，所以v=△S/△t=0.009m/s。第三只蚂蚁丙用
时21秒，所以v=0.0086m/s所以蚂蚁在无食物引诱的情况下，v
=0.009m/s。再次以甲、乙、丙三只蚂蚁为实验对象，但是在出口处
放上一些面包屑，结果发现三者速度皆有提高。甲：t=6s,v
=0.03m/s。乙：t=7s,v=0.026m/s。丙：t=8s,v=0.0225m/s。所
以在由食物引诱的情况下，蚂蚁爬行的平均速度为v=0.027m/s。

实验方案二：在实验方案二的实施中，我再次以甲、乙、丙三只蚂蚁
为实验对象。我先将乙、丙两只蚂蚁关在标有乙、丙记号的两只盒子
里，然后将蚂蚁甲放在地面上一处作了标记的地方，让它开始自由爬
行。为了测量它的爬行轨迹，我手中拉了根细绳，慢慢贴在地面上，
紧紧跟在蚂蚁甲的后面。但是我发现蚂蚁甲似乎是被细绳吓倒了，到
处乱跑，左闪右躲，时我无法跟上它的爬行轨迹。于是我将蚂蚁甲放
回甲盒中，让它平静下来，又将蚂蚁乙放在地面上使其自由爬行。这
次我用细线抓轨迹吸取了上次教训。我每次在蚂蚁乙移动两秒钟后才
将细绳慢慢贴上地面，并且始终使细线贴上地面处与蚂蚁乙所出位置
保持两秒的差距。结果我成功测得蚂蚁乙在自由爬行中得以下数据：
S=0.09m,t=10s,所以v=0.009m/s。在成功测得蚂蚁乙得爬行数据
后，我用同样的方法对蚂蚁甲和蚂蚁丙进行实验，测得蚂蚁甲：S
=0.18m，t=19s,所以v=0.0095m/s。但在测量蚂蚁丙时，我又遇到
了新的麻烦。蚂蚁丙在地上等了半天没动。我以为它死了，但在我近
距离观察下，发现它的触角还在动。就在我要替换实验对象时，蚂蚁
丙却意外的开始爬行。我立即对其爬行的数据进行测量，最后我测
得：S=0.13m,t=16s,所以v=0.008125m/s。这次试验与实验方案一
比较发现：蚂蚁在无食物引诱的情况下，在塑料管中的速度与自由爬
行的速度基本相同。在有食物引诱的爬行状态下的速度要比自由爬行
状态下的速度要快。

实验方案三：在实验方案三的实施中，我仍以甲、乙、丙三只蚂蚁为
实验对象。我照旧将丙、乙两只蚂蚁放入丙、乙二盒之中。然后开始
加热一跟较细、长为四十厘米的金属杆。用铁架台夹住没加热的一
端，另一端下放一支点燃的蜡烛。因为热的传递需要时间，所以在短
时间内，加热的一端不至于烫死一只蚂蚁，而另一端比加热的一端要
凉一些。我马上将蚂蚁甲放在铁杆加热的一端，同时按下秒表。只见
蚂蚁甲立刻朝较凉的另一端跑去。当蚂蚁甲抵达铁杆的另一端时，我
再次按下秒表。最后得出蚂蚁甲的逃生用时为十一点四三秒。所以蚂
蚁甲的逃生速度v=△S/△t=0.035m/s。用同样的方法进行实验，将
实验对象换为乙、丙两只蚂蚁。经测得出以下数据——蚂蚁乙：t
=12.5s,所以v=0.032m/s。蚂蚁丙：t=11.2s,所以v=0.036m/s。所
以蚂蚁的平均逃生速度约为0.0343m/s。

得出以上蚂蚁不同状态下的速度后，我开始利用这些速度估测蚂蚁巢
里我有多远。我现在脚跟前方上食物对蚂蚁进行引诱，在地一只蚂蚁
抵达食物后，立即将它赶走。同时按下秒表。后来，来了一群蚂蚁。
当它们抵达我跟前的食物时，我再次按下秒表，得出那只蚂蚁逃离这
群蚂蚁抵达共用时331秒。因为蚂蚁的逃离速度为0.0343秒，而在有
食物引诱的情况下爬行速度为0.027秒。又因为回巢的距离于再次回
来的距离相等（那群蚂蚁时逃离的蚂蚁回巢后带来的），所以可得出
逃离与回来得时间比。最后经计算得蚂蚁巢在我所出的位置的五米左
右处。