jest coś ekscytującego w podróżowaniu z dużymi prędkościami. W całej historii ludzie zawsze pchali się, aby iść szybciej, czy to pieszo, konno, na łodzi lub na rowerze.
prawie w każdy weekend dzisiejsi miłośnicy prędkości mogą żyć zastępczo, oglądając swoich ulubionych kierowców NASCAR ścigających się po torze z szybkością śmiertelną.
może to emocje w tłumie, a może to ciągłe zagrożenie niebezpieczeństwem przyciąga ludzi do sportu., A może to wyczyny nauki i inżynierii przyciągają niektórych widzów. Jako fizyk, uwielbiam widzieć wszystkie zasady fizyki na wystawie podczas wyścigu NASCAR.
prędkość
kierowcy NASCAR podróżują z ekstremalnie dużymi prędkościami, ponad 200 mil na godzinę. Przyspieszają tak szybko, że zajmuje im tylko około 3 do 3,5 sekundy, aby przejść od zera do 60 mph. Podczas tego przyspieszenia samochód musi wywierać średnio 2600 Funtów siły poziomej na tor. Jest to porównywalne do siły ugryzienia dużego amerykańskiego krokodyla lub tego, czego potrzeba, aby podnieść pełnowartościowego bawoła.,
zgodnie z teorią szczególnej teorii względności Einsteina im szybciej poruszasz się w przestrzeni, tym wolniej upływa czas. Więc można powiedzieć, że kierowcy demona prędkości NASCAR starzeją się trochę mniej niż reszta z nas. Pod koniec 3,5 godzinnego wyścigu kierowcy postarzali się o 0,5 nanosekundy mniej niż widzowie, którzy pozostali w miejscu. Gdyby kierowca ścigał się bez przerwy z prędkością 200 km / h przez następne 50 lat, starzełby się o 70 mikrosekund mniej niż reszta z nas.,
podczas gdy kierowcy NASCAR poruszają się z niewiarygodnie dużą prędkością w porównaniu do tłumów na trybunach, ich prędkości są małe w porównaniu do tego, co Einstein miał na myśli – jak szybko światło może podróżować, 670 milionów km / h. Efekt względności na torze jest niewielki, ale istnieje.
Tor
więc jak kierowcy są w stanie uzyskać te prędkości?
gdy samochód wchodzi w zakręt, naturalnie chce jechać w kierunku, w którym pierwotnie jechał. Aby zmienić kierunek, aby podążać za krzywą owalnego toru, należy przyłożyć siłę.,
niezbędna siła pochodzi od tarcia między oponami a torem. Tarcie to połączenie między nimi, które zapobiega ich ślizganiu się o siebie.
więc dla kierowców jest to balansowanie – chcą trzymać pedał do metalu, ale nie mogą jechać tak szybko na zakręcie, że ich prędkość przewyższa zdolność manewrowania zapewnioną przez tarcie. Jedź zbyt szybko, a tarcie może nie wystarczyć, aby zapobiec kontynuowaniu samochodu w oryginalnym kierunku i przesuwaniu się prosto w ścianę. Zwolnij zbyt dużo i pozostajesz w tyle za konkurencją.,
sposób, w jaki ścieżka jest zaprojektowana, może pomóc tutaj. Zakręty są pochylone, co oznacza, że są wyższe Na zewnątrz toru i niższe w kierunku środka. Część siły popychającej drogę do samochodu – co fizycy nazywają siłą normalną-wspomaga siłę tarcia opon i pomaga samochodowi pokonać zakręt.,
pokonywanie zakrętów na najszybszych torach wyścigowych jest porównywalne do stromości zjeżdżalni na placu zabaw. Bankowość w Richmond International Raceway pozwala samochodom jechać około 1,3 razy szybciej niż mogli bez bankowości. Większe zakręty i wyższa Bankowość, jak te widziane w Daytona i Talladega, pozwalają kierowcom utrzymać większą prędkość, gdy okrążają te zakręty.
moc
moc jest miarą energii przekształcanej z jednej formy do drugiej w określonym czasie., W wyścigach samochodów stock, ta konwersja jest z energii chemicznej zmagazynowanej w benzynie do energii kinetycznej ruchu.
silnik NASCAR wytwarza około 750 koni mechanicznych (560 kW), co przewyższa podobny model samochodu ulicznego, który osiąga około 300 koni mechanicznych. Podczas wyścigu konwersja mocy silników NASCAR jest około 500 razy większa od zużycia energii typowego amerykańskiego gospodarstwa domowego w tym samym okresie czasu.
moc samochodów pochodzi ze spalania gazu podczas obrotów silnika. Obroty silnika NASCAR to 3.,5 razy szybszy niż standardowy samochód uliczny i znacznie bardziej wydajny, co pozwala na szybsze spalanie i wytwarzanie większej mocy.
kolizje
przy dużej prędkości i mocy samochodów giełdowych istnieje ryzyko niebezpiecznych kolizji. Niektóre z najtrudniejszych wypadków w NASCAR rejestrują około 80 G – to jest 80 razy przyspieszenie grawitacyjne, które trzyma cię na planecie.
elementy bezpieczeństwa starają się wydłużyć czas, odległość i obszar, na którym ma miejsce kolizja, starając się obniżyć te wysokie siły., Zasada jest podobna do sposobu stopniowego zatrzymywania się jest mniej wstrząsające niż trzaskając na hamulce lub sposób łóżko gwoździ rozprzestrzenia ciężar ciała na dużym obszarze w porównaniu do leżenia na jednym paznokciu.
bezpieczniejsze bariery wzdłuż zewnętrznej ściany toru wyścigowego są wykonane, aby zgnieść i rozproszyć siłę uderzenia na dużym obszarze. Sam przedni koniec samochodu jest również zgniatany, co wydłuża czas uderzenia.
FOTELE Z Włókna Węglowego w samochodzie pochłaniają więcej energii uderzenia w porównaniu do foteli aluminiowych. Stabilizują one kierowcę, owijając wokół klatki piersiowej i ramion, i rozprzestrzeniają siłę uderzenia na większy obszar.
5-punktowa uprząż łączy kierowcę z samochodem, ponownie rozprowadzając obszar uderzenia. Mocuje również kierowcę do samochodu, więc zwalnia wraz z samochodem crumpling, zamiast kontynuować do przodu z pełną prędkością aż do uderzenia.,
więc następnym razem, gdy udasz się na tor lub obejrzysz telewizję, zastanów się nad fizyką NASCAR, a także wkładem naukowców i inżynierów pracujących za kulisami, aby poprawić prędkość, moc i bezpieczeństwo tego sportu.
Ten artykuł został zaktualizowany, aby skorygować siłę na torze podczas przyspieszania samochodu.