Det er bare noe spennende om reiser på høy hastighet. Gjennom historien har mennesker alltid presset seg selv til å gå raskere, enten til fots, på hesteryggen, på en båt eller på en sykkel.
Nesten hver helg, i dag er hastigheten elskere kan leve vicariously ved å se deres favoritt NASCAR driver-race rundt sporet på døden som trosser hastigheter.
Kanskje det er spenningen i salen, eller kanskje det er den konstante trusselen om fare som trekker folk til sporten., Eller kanskje sin prestasjon av science og engineering det trekke noen tilskuere i. Som en fysiker, jeg elsker å se alle fysikk prinsipper på displayet under en NASCAR-løp.
Hastighet
NASCAR-førere reise i ekstremt høye hastigheter, over 200 miles per time. De akselerere så fort at det tar dem bare rundt 3 til 3,5 sekunder for å gå fra null til 60 km / t. I løpet av denne akselerasjon, bilen må utøve et gjennomsnitt på 2 600 lbs av horisontal kraft mot sporet. Dette er sammenlignbart med å bite kraft av et stort Amerikansk krokodille eller hva det ville ta å løfte en full-dyrket buffalo.,
Ifølge Einsteins teori for spesielle relativitetsteorien, jo raskere du beveger deg gjennom rommet, jo saktere passering av tid. Så det er rimelig å si at speed demon NASCAR-førere alder en svært bitte litt mindre enn resten av oss. På slutten av en 3,5 timers løp, drivere har alderen ca 0,5 nanosekunder mindre enn tilskuerne som sto stille. Hvis en sjåfør kjørte nonstop på 200 km / t for de neste 50 år, ville han fylte 70 mikrosekunder mindre enn resten av oss.,
Mens NASCAR-førere beveger seg utrolig raskt hastigheter i forhold til publikum på tribunen, deres hastigheter er små i forhold til hva Einstein hadde i tankene – som hvor fort lyset kan reise, 670 millioner km / t. Effekten av relativitetsteorien på banen er liten, men det eksisterer.
oversikt
Så hva er drivere i stand til å få tak i disse hastighetene?
når en bil kommer inn i en sving, er det naturlig nok ønsker å fortsette i den retningen det var opprinnelig tenkt. For å endre retning for å følge kurven av oval-formet spor, en kraft som må brukes.,
Den nødvendige kraften kommer fra friksjon mellom dekk og spor. Friksjon er forbindelsen mellom de to som hindrer dem fra å gli mot hverandre.
Så for drivere det er en balansegang – de ønsker å holde pedal til metall, men de kan ikke gå så fort på en kurve som deres hastighet holder til manøvrering evne levert av friksjon. Gå for raskt og friksjon kan ikke være nok til å hindre bilen i å fortsette i sin opprinnelige retning, og sklir rett inn i veggen. Sakte ned for mye, og du faller bak konkurransen.,
Den måten sporet er utformet for, kan hjelpe her. Svingene er samlet, noe som betyr at de er høyere på utsiden av banen og lavere mot midten. En del av de force av veien skyve opp på bil – hva fysikere kaller normal kraft – hjelper friksjons kraft av dekk og bidrar til bilen gjør det rundt svingen.,
Banktjenester i svingene på noen av de raskeste baner er sammenlignbare til steepness av en lekeplass lysbilde. Banktjenester på Richmond International Raceway kan biler å gå ca 1,3 ganger raskere enn de kunne uten banking. Større kurver og høyere bank, som de har sett på Daytona og Talladega, la drivere for å opprettholde en høyere hastighet som de de runde hjørnene.
Strøm
Power er et mål på energi omdannes fra en form til en annen i en viss tid., I stock car racing, denne konverteringen er fra den kjemiske energien lagret i bensin til kinetisk energi i bevegelse.
EN NASCAR-motoren produserer rundt 750 hestekrefter (560 kW), som overstiger en lignende modell street bilen som topper ut rundt 300 hestekrefter. Under et løp, makt konvertering av en NASCAR-motorer er ca 500 ganger kraften bruk av typisk Amerikansk husholdning i løpet av samme periode.
bilene’ kraften kommer fra brenning av gass som motoren roterer. Rotasjon av en NASCAR-motoren er 3.,5 ganger raskere enn en standard street bil og mye mer effektiv, slik at det å combust raskere og produsere mer kraft.
Kollisjoner
Med høy hastighet og kraft på lager biler kommer risikoen for farlige kollisjoner. Noen av de hardeste krasjer i NASCAR registrere deg rundt 80 G s – som er 80 ganger akselerasjon av tyngdekraften som holder deg å planeten. For perspektiv, fornøyelsespark rides toppen ut rundt 6 G.
Sikkerhet elementer prøve å forlenge tid, avstand og området over som noen kollisjon foregår i et forsøk på å redusere disse høye styrker., Prinsippet er lik den måten gradvis kommer til en stopp er mindre risting enn slamming på bremsene eller måten en seng av negler sprer vekten av kroppen din over et stort område versus liggende på en eneste spiker.
TRYGGERE barrierer langs yttervegg av banen er laget for å krølle og spre en krasj er kraft over et stort område. Fronten av bilen i seg selv er også laget for å krølle, som forlenger tiden av betydning.
Carbon fiber seter i bilen absorbere mer virkningen energi i forhold til aluminium sitteplasser. De stabilisere driveren ved å pakke rundt brystkassen og skuldrene, og spre virkningen kraft over et større område.
En 5-punkt-selen forbinder driver til bilen, igjen sprer seg området av betydning. Det legger også sjåføren av bilen, slik at han eller hun bremser med crumpling bil i stedet for å fortsette fremover i full fart før virkningen.,
Så neste gang du hodet til sporet eller tune inn på TV, overveie noen av fysikk av NASCAR, samt bidrag fra forskere og ingeniører som arbeider bak kulissene for å forbedre hastighet, effekt og sikkerhet av sporten.
Denne artikkelen har blitt oppdatert til riktig styrke på banen under en bil som er akselerasjon.