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日志

特斯拉汽车加速度达到 1.44 g

热度 3已有 585 次阅读2017-11-18 06:35 |个人分类:科普|系统分类:教育

ELON MUSK 确实是个传奇人物。这个70后1995年入斯坦福大学攻读物理博士,中途退出创业。他创立的 SpaceX 公司 在很多火箭发射技术方面明显领先,包括能够回收第一级火箭,重复使用。MUSK 更豪言将在数年内把人送上火星。他创立的 TESLA 汽车公司虽然目前产量很小,但其技术先进,公司市值超过了传统的汽车企业福特公司。在一次 TED 节目中,主持人问他怎么能够在这么多不同的领域做出这么大的事情。MUSK 说他的成就也许源自物理思维。他说,类比性思维主要是模仿,而从第一原理出发的物理思维可能超越直觉(参见文末采访视频)。

昨天,TESLA 公司展示了一款新车型,一次充电可以在高速公路上行驶1000公里,称为 Tesla Roadster。MUSK声称,该车能在 1.9 秒钟内加速到每小时 60英里,也就是每小时 96.56 公里,也就是每秒 26.8 米。稍微算一下,发现这款车的加速度至少可以达 26.8/1.9/9.8 = 1.44 (g) ,也就是重力加速度的1.44 倍。


roadster-hero.jpg

读者可能很快冒出一个问题,F=ma,这么大的水平加速度,力从何来? 当然只能是汽车轮子与地面之间的摩擦力。轮子在动力驱动下向后推地面,而地面反作用向前推车。当车轮没有打滑时,这个摩擦力称为静摩擦。这是初中物理。汽车加速度要达到 1.44 g,说明轮子与地面的摩擦力必须达到汽车重量的1.44 倍。一吨重的车子,静摩擦力得有 1.44 吨以上。换言之,静摩擦系数至少要到 1.44。网上有人因此提出了质疑。

绝大多数物理书上给的例子摩擦系数小于1,这可能给很多人一个误解,以为摩擦系数总是小于1 。其实,没有任何理由说摩擦力一定小于压力,摩擦系数完全是可以大于一的。再者,摩擦力也不见得遵循跟压力成正比的关系,因为摩擦力根本不是简单的基本作用,而是一个复杂的现象。

那么汽车轮胎与地面之间的摩擦系数是否能超过1呢?MUSK都用车测试了,这一点当然不用怀疑。问题是,他是否用了特殊的轮子、特殊的路面进行测试。为此我在网上查了一下数据。根据这个网页 http://hpwizard.com/tire-friction-coefficient.html ,普通的汽车轮胎在沥青路上摩擦系数为0.90,但如果选择轮胎类型为 FORMULA,地面选择为沥青/水泥,静摩擦系数可以达到 1.50 。如果轮胎类型为 formula (qualification),摩擦系数可达到 1.70 。轮胎类型选择 drag ,摩擦系数更可高达 4.00。

由此可见,TESLA Roadster 的加速度超过重力加速度并非天方夜谭,也不需要过于特殊的轮胎。所以,这又再次验证了MUSK的哲理:要相信物理。

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发表评论 评论 (1 个评论)

回复 yangfacheng 2017-11-20 15:40
开眼界了!

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