Er is gewoon iets spannends aan reizen met hoge snelheden. Door de geschiedenis heen hebben mensen zich altijd gedwongen om sneller te gaan, of het nu te voet, te paard, op een boot of op een fiets is.
bijna elk weekend kunnen de huidige snelheidsliefhebbers indirect leven door te kijken naar hun favoriete NASCAR-coureurs die met dodelijke snelheden rond het circuit racen.
misschien is het de opwinding in de menigte of misschien is het de constante dreiging van gevaar dat mensen naar de sport trekt., Of misschien zijn het de prestaties van wetenschap en techniek die wat toeschouwers trekken. Als natuurkundige, ik hou van het zien van alle natuurkundige principes tentoongesteld tijdens een NASCAR race.
snelheid
NASCARBESTUURDERS rijden met extreem hoge snelheden, meer dan 200 mijl per uur. Ze versnellen zo snel dat ze slechts ongeveer 3 tot 3,5 seconden nodig hebben om van nul naar 60 km / u te gaan. Tijdens deze acceleratie moet de auto gemiddeld 2.600 Pond horizontale kracht uitoefenen tegen het spoor. Dit is vergelijkbaar met de bijtkracht van een grote Amerikaanse krokodil of wat er nodig is om een volgroeide buffel op te tillen.,
volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie, hoe sneller je door de ruimte beweegt, hoe langzamer je door de tijd gaat. Dus het is eerlijk om te zeggen dat speed demon NASCAR bestuurders een heel klein beetje minder verouderen dan de rest van ons. Aan het einde van een race van 3,5 uur hebben de coureurs ongeveer 0,5 nanoseconden minder verouderd dan de toeschouwers die stil bleven staan. Als een coureur de komende 50 jaar non-stop reed met 200 km / u, zou hij 70 microseconden minder oud worden dan de rest van ons.,
terwijl NASCAR-bestuurders ongelooflijk snel rijden in vergelijking met de drukte op de tribune, zijn hun snelheden klein in vergelijking met wat Einstein in gedachten had – zoals hoe snel licht kan reizen, 670 miljoen mph. Het effect van relativiteit op de track is klein, maar het bestaat wel.
het spoor
dus hoe zijn bestuurders in staat om deze snelheden te verkrijgen?
als een auto een bocht in gaat, wil hij natuurlijk verder gaan in de richting die hij oorspronkelijk ging. Om van richting te veranderen om de bocht van het ovale spoor te volgen, moet een kracht worden uitgeoefend.,
de benodigde kracht komt van de wrijving tussen de banden en het spoor. Wrijving is de verbinding tussen de twee die voorkomt dat ze tegen elkaar glijden.
voor bestuurders is het dus een evenwichtsoefening – ze willen het pedaal op het metaal houden, maar ze kunnen niet zo snel op een curve gaan dat hun snelheid het manoeuvreren vermogen van wrijving overstijgt. Ga te snel en de wrijving kan niet genoeg zijn om te voorkomen dat de auto verder in de oorspronkelijke richting en glijden recht in de muur. Te veel langzamer en je loopt achter op de concurrentie.,
de manier waarop de track is ontworpen kan hier helpen. De bochten zijn gebankeerd, wat betekent dat ze hoger aan de buitenkant van het spoor en lager naar het midden. Een deel van de kracht van de weg duwen op de auto – wat natuurkundigen noemen de normale kracht – helpt de wrijvingskracht van de banden en helpt de auto maken rond de bocht.,
Het bankieren in de bochten op enkele van de snelste racebanen is vergelijkbaar met de steilheid van een speeltuin dia. Bankieren op Richmond International Raceway Laat Auto ‘ s gaan ongeveer 1,3 keer sneller dan ze konden zonder bankieren. Grotere bochten en hogere banken, zoals die te zien op Daytona en Talladega, kunnen de bestuurders om een hogere snelheid te handhaven als ze rond die hoeken.
vermogen
vermogen is een maat voor energie die in een bepaalde tijd van de ene vorm naar de andere wordt omgezet., In stock Autoracen, deze conversie is van de chemische energie opgeslagen in benzine om de kinetische energie van de beweging.
een NASCAR-motor produceert ongeveer 750 pk (560 kW), wat meer is dan een vergelijkbare straatauto met een maximum van ongeveer 300 pk. Tijdens een race is de energieomzetting van een NASCAR-Motor ongeveer 500 keer het energieverbruik van het typische Amerikaanse huishouden in dezelfde periode.
het vermogen van de auto’ s komt van het verbranden van gas als de motor draait. De rotatie van een NASCAR motor is 3.,5 keer sneller dan een standaard straatauto en veel efficiënter, waardoor deze sneller kan branden en meer vermogen kan produceren.
botsingen
met de hoge snelheid en het vermogen van gewone auto ’s komen de risico’ s van gevaarlijke botsingen. Sommige van de moeilijkste crashes in NASCAR registreren rond 80 G ‘ S – dat is, 80 keer de versnelling van de zwaartekracht die je aan de planeet houdt. Voor het perspectief, pretparkritten top out ongeveer 6 G ‘ S.
veiligheidselementen proberen de tijd, afstand en het gebied waarover een botsing plaatsvindt te verlengen in een poging om deze hoge krachten te verlagen., Het principe is vergelijkbaar met de manier waarop geleidelijk tot stilstand komen minder schokkend is dan op de remmen slaan of de manier waarop een spijkerbed het gewicht van je lichaam over een groot gebied verspreidt versus op een enkele spijker liggen.
veiliger barrières langs de buitenmuur van het racecircuit worden gemaakt om de kracht van een crash over een groot gebied te verkreukelen en af te voeren. De voorkant van de auto zelf is ook gemaakt om te verfrommelen, waardoor de tijd van de impact verlengt.
koolstofvezelstoelen in de auto absorberen meer impactenergie dan aluminium stoelen. Ze stabiliseren de bestuurder door rond de ribbenkast en schouders te wikkelen, en spreiden de botskracht over een groter gebied.
een 5-puntsgordel verbindt de bestuurder met de auto en verspreidt het botsgebied opnieuw. Het hecht ook de bestuurder aan de auto, zodat hij of zij vertraagt met de verfrommelende auto in plaats van verder te gaan op volle snelheid tot de impact.,
dus de volgende keer dat je naar de baan gaat of op TV kijkt, overweeg dan wat van de fysica van NASCAR, evenals de bijdragen van wetenschappers en ingenieurs die achter de schermen werken om de snelheid, kracht en veiligheid van de sport te verbeteren.
Dit artikel is bijgewerkt om de kracht op het spoor tijdens de acceleratie van een auto te corrigeren.