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速度与激情在一场纳斯卡赛车中

发表日期:2020-02-14 01:56  作者:admin  浏览:

  【导读】速度与激情,在一场纳斯卡赛车中 高速旅行令人兴奋,纵观历史,人们总是督促自己走得更快,无论是步行、骑马、坐船还是骑自行车。今天的赛车爱好者可以通过观看最喜爱的纳斯卡赛车手,以惊人的速度在赛道上比赛来代替现实生活。也许是人群中的兴奋,也许是不

  高速旅行令人兴奋,纵观历史,人们总是督促自己走得更快,无论是步行、骑马、坐船还是骑自行车。今天的赛车爱好者可以通过观看最喜爱的纳斯卡赛车手,以惊人的速度在赛道上比赛来代替现实生活。也许是人群中的兴奋,也许是不断的危险威胁吸引人们来参加这项运动。或许是科学和工程技术的成就吸引了一些观众。作为一个物理学家,我喜欢在纳斯卡比赛中分析相关的物理原理。

  纳斯卡车手的速度非常高,超过320千米每小时,赛车速度非常快,从零加速到100千米每小时只需要3到3.5秒。在加速过程中,赛车每秒必须对赛道施加平均2600磅的水平力,这相当于一条美洲大鳄鱼的咬合力。根据爱因斯坦的狭义相对论,你在空间中运动得越快,时间流逝就越慢。所以,可以说,赛车手比我们其他人的年龄要小得多,在3.5小时的比赛结束时,车手的年龄比静止的观众小0.5纳秒。

  如果一个司机在接下来的50年里以每小时320千米的速度不停地奔跑,那么他的年龄将比我们其他人小70微秒。尽管与看台上的观众相比,纳斯卡车手的速度快得令人难以置信,但与爱因斯坦的想法相比,这速度却微不足道比如光速达到30万千米每秒,相对论在赛道上的影响很小,但它确实存在。

  那么驾驶员如何才能获得这些速度呢?当一辆汽车进入转弯时,它自然会想要继续沿着原来的方向行驶。要改变方向,使其沿着椭圆形轨道的曲线运动,必须施加一个力。必要的力来自于轮胎和跑道之间的摩擦力,摩擦是两者之间的联系,防止它们互相滑动。所以对于车手来说,这是一个平衡的过程想要把踏板固定在金属上,但他们不能在弯道上跑得太快,以至于速度超过了摩擦力提供的力。

  速度太快,摩擦力可能不足以阻止汽车继续沿着原来的方向滑行,并直接撞到墙上,但慢下来太多,就会落后于竞争对手。赛道的设计方式可以帮助解决这个问题。转弯是倾斜的,这意味着他们在赛道外更高,在中心更低。路面向上推汽车的部分力帮助轮胎的摩擦力,并帮助汽车转弯。在一些速度最快的赛道上转弯就像游乐场滑梯的陡度。更大的弯道和坡度,就像在代托纳和塔拉迪加看到的那样,能让车手在转弯时保持更高的速度。

  功率是在一定时间内从一种形式转换成另一种形式能量的量度,在汽车竞赛中,这种转换是从储存在汽油中的化学能转化为运动的动能。一个纳斯卡发动机能产生750马力,最高能产生300马力。在一场比赛中,纳斯卡发动机功率转换大约是同一时期普通家庭用电量的500倍。汽车动力来自发动机旋转时燃烧的汽油,纳斯卡发动机转速是普通街道汽车的3.5倍,效率更高,燃烧速度更快,产生的动力也更大。

  赛车的高速和动力也会带来碰撞的危险,纳斯卡赛车中一些最严重的碰撞记录在80G左右,也就是说,80倍的重力加速度把你拉到地球上,从另一个角度看,游乐园的最高为6G。安全措施试图延长任何碰撞发生的时间、距离和区域,以降低这些高强度。这一原理类似于逐渐停下来时,要比猛踩刹车更不刺耳,也类似于一堆钉子把你身体的重量分散到一大片地方,而不是躺在一根钉子上。沿着赛道外墙设置的安全屏障,可以在很大范围内消除碰撞产生的冲击力。汽车的前端本身也可以弯曲,这就延长了碰撞的时间。

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