高速で移動することについてスリリングなことがあります。 歴史を通して、人々は常に歩いて、馬に乗って、ボートや自転車に乗って、より速く行くために自分自身をプッシュしてきました。
ほぼ毎週末、今日のスピード愛好家は、死に挑む速度でトラックの周りに自分の好きなNASCARのドライバーがレースを見て身代わりに生きることができます。
たぶんそれは群衆の中の興奮であるか、または人々をスポーツに引き寄せる危険の絶え間ない脅威であるかもしれません。, あるいは、観客を引き込む科学技術の偉業かもしれません。 物理学者として、私はNASCARレース中にディスプレイ上のすべての物理学の原則を見るのが大好きです。
スピード
NASCARのドライバーは時速200マイル以上、非常に高速で移動します。 それらはゼロからmphに行くためにそれらにおよそ3から3.5秒だけ60かかるほどすぐに加速する。 この加速の間に、車はトラックに対して横の力の2,600のlbsの平均を出さなければならない。 これは、大きなアメリカのワニの咬合力、または完全に成長した水牛を持ち上げるのにかかるものに匹敵します。,
アインシュタインの特殊相対性理論によれば、空間をより速く移動するほど、時間の経過は遅くなります。 そう速鬼NASCARドライバーの年齢は非常に小さなビット未満です。 3.5時間のレースの終わりに、ドライバーはまだ残っていた観客よりも約0.5ナノ秒少ない老化しています。 ドライバーが次の200年のためにmphでノンストップでレースした場合、彼は70マイクロ秒未満の私たちの残りの部分よりも年齢になります。,
NASCARのドライバーはスタンドの群衆に比べて信じられないほど速い速度で移動しているが、その速度はアインシュタインが心に持っていたものに比べて小さい–光が670万mphを移動することができますどのように速い。 トラックでの相対性理論の効果は小さいですが、それは存在します。
トラック
それでは、ドライバーはどのようにこれらの速度を得ることができますか？
車はターンに入ると、自然に元々行っていた方向に続きたいと思っています。 楕円形のトラックの曲線に従うように方向を変更するには、力を加える必要があります。,
必要な力は、タイヤとトラックとの間の摩擦から来る。 摩擦は互いに対して滑ることを防ぐ二つの間の関係である。
だから、ドライバーのためにそれはバランスの取れた行為です–彼らは金属にペダルを維持したいが、彼らは彼らの速度が摩擦によって提供される操縦能力を圧倒するように速く行くことはできません。 あまりにも早く行くと摩擦は、元の方向に継続し、壁にまっすぐにスライドから車を防ぐために十分ではないかもしれません。 あまりにも多くを遅くし、あなたは競争の後ろに落ちる。,
トラックの設計方法はここで役立ちます。 ターンはバンクされており、トラックの外側ではより高く、中央に向かって低くなっていることを意味します。 道路が車を押し上げる力の一部–物理学者が通常の力と呼ぶもの–は、タイヤの摩擦力を助け、車がターンの周りにそれを作るのを助けます。,
最速のレーストラックのいくつかのターンでの銀行は、遊び場のスライドの急峻さに匹敵します。 リッチモンド-インターナショナル-レースウェ デイトナやタラデガに見られるように、より大きなカーブとより高い銀行は、彼らがそれらのコーナーを丸めるように、ドライバーがより高い速度を維持す
パワー
パワーは、設定された時間内にある形式から別の形式に変換されたエネルギーの尺度です。, ストックカーレースでは、この変換は、運動の運動エネルギーにガソリンに格納された化学エネルギーからです。
NASCARエンジンは約750馬力（560kW）を生産し、これは約300馬力を上回る同様のモデルのストリートカーを超えています。 競争の間に、NASCARエンジンの力の転換は同じ期間の間に典型的なアメリカの世帯の力の使用法の約500倍である。
車のパワーは、エンジンが回転するにつれてガスを燃やすことによって生じます。 NASCARエンジンの回転は3です。,標準的な通りの車よりも5倍速く、はるかに効率的で、より迅速に燃焼し、より多くの電力を生成することができます。
衝突
ストックカーの高速とパワーで危険な衝突のリスクが来ます。 NASCARで最も難しいクラッシュのいくつかは、80Gの周りに登録します–つまり、惑星にあなたを保持している重力の80倍の加速です。 見通しのために、遊園地の乗り物は6Gの周りを上回ります。
安全要素は、これらの高い力を下げるために衝突が起こる時間、距離、面積を拡張しよう, 原則は、徐々に停止に来る方法に似ていますブレーキや爪のベッドは、単一の爪の上に横たわって対大面積にわたってあなたの体の重量を広げる方法
レーストラックの外壁に沿ったより安全な障壁は、広い領域にわたって衝突の力をしわくちゃにして放散するように作られています。 車自体のフロントエンドはまた、衝撃の時間を延長する、しわくちゃに作られています。
車内の炭素繊維シートは、アルミニウムシートに比べてより多くの衝撃エネルギーを吸収します。 それらは胸郭および肩のまわりで包むことによって運転者を安定させ、より大きい区域に衝撃力を広げます。
5ポイントハーネスは、ドライバーを車に接続し、再び衝撃領域を広げます。 それはまた車に運転者を付ける、従って彼または彼女は衝撃まで全速力で先に続くよりもむしろしわくちゃになる車と遅くなる。,
だから、次回はテレビでトラックやチューニングに向かう、NASCARの物理学のいくつかだけでなく、スポーツのスピード、パワー、安全性を向上させるために舞台裏で働く科学者やエンジニアの貢献について熟考してください。
この記事は、車の加速中のトラック上の力を修正するために更新されました。