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[what if]第61期:飞越减速带Comments>>

发表于 2013-10-20 17:09 | Tags 标签:, , ,

提问:

最快能以多快的速度冲过减速带并幸存下来?

—— Myrlin Barber

回答:

非常非常快。

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首先,先说明下免责条款:在阅读完本文后,请不要驾车以高速通过减速带,原因如下:

  • 你会害死别人
  • 轮胎、悬挂甚至整辆车都会受到损害或损毁
  • 你难道没读过本博客其他的文章么?!

如果这还不够,那我引用几条医学期刊上因为减速带而造成的脊髓损伤的案例:

腰胸部X光以及计算机断层扫面结果显示四位患者有压缩性骨折……已进行后融合植入物固定手术……所有患者都恢复良好,除了一位颈椎骨折的患者。[1]
一号腰椎骨(L1)是最常发生骨折的脊椎骨(23/52, 44.2%)[2]

具有真实属性的臀部植入物能够将人体第一竖直自然频率从12赫兹降到5.5赫兹,与文献相符。[3]

(最后一条其实并没有和减速带损伤直接相关,但我还是想把它包括进来。)

普通的小型减速带应该害不死你

设计减速带的目的就是要让驾驶员把车速降下来。以每小时5英里的速度(约每小时8千米)[4]通过一个普通的减速带只会造成很轻微的弹跳,而以每小时20英里(约每小时32千米)的速度通过减速带就会造成相当大的颠簸。也许你会由此认为以每小时60英里的速度通过减速带也会按比例造成更大的颠簸,但其实并不是那样。

正如之前引用的那些材料所展示的那样,确实有些倒霉的人类会因为减速带而受伤,但几乎所有这些受伤案例都只限于很特殊的一群人——那些人坐在公交车后排硬硬的椅子上,车子又在年久失修的路上开。

当你在开车时,主要有两样东西保护你不受减速带伤害,轮胎和悬挂。无论你以多快的速度(除非减速带特别巨型)通过减速带,轮胎和悬挂这两个系统都能够吸收足够的颠簸,使你不受伤害。

但对于那两个系统来说,吸收冲击并不一定是好事。就拿轮胎来说吧,它可能以爆胎的形式吸收冲击。[5]如果减速带够大,就有可能对你车辆的重要部分造成永久性损害。

一般的减速带高度在3到4英寸(约8到10厘米)之间,一个普通的轮胎的胎垫(轮毂与地面之间那部分)也就这么厚。[6]这意味着如果汽车压过一个小的减速带,轮毂是不会碰到减速带的,轮胎只是会被压缩一下而已。

一般的四门轿车的最高时速在120英里(约193千米)上下,而以这样的高速通过减速带几乎必定会造成车辆失控撞毁。[7]但是由此产生的颠簸(也许应该是冲击)本身并不致命。

如果你压过一些大型减速带——比如驼峰路面平顶驼峰路面——你的爱车可能就要死翘翘了。[8]

要多快才能确保死翘翘?

让我们考虑下如果汽车比它的最快时速还快会发生什么。

现代的车一般最高时速限定在120英里上下,一些跑车可以达到200英里。[9]

虽然绝大部分轿车的引擎计算机都会有意地限制最高速度,但汽车最高时速的终极物理限制在于空气阻力。这种阻力与速度的平方成正比,在某个速度下,再怎么踩油门汽车也不会再加速了。

但如果你真的迫使一辆小轿车——比如通过使用相对论棒球中出现的魔力加速器——以高于其最高时速的速度行驶,那么减速带已经称不上是你所要面对的问题了。

为什么?

因为汽车会产生升力,流经汽车表面的空气会对其施加各种各样的力。

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升力在普通的高速公路时速下相对来说微不足道,但在极高的速度下它们就会成为主角。

在装有扰流板的F1赛车上,这股力将赛车往赛道上压,使赛车保持在赛道上。而在普通的轿车上,这股力会将汽车抬起来。[10]

在全国运动汽车竞赛协会(NASCAR)的粉丝中,每小时200英里被普遍认为是汽车的“起飞速度”。[11]在其他种类的赛车比赛中,我们看到过壮观的[12]后空翻式车祸[13],这是因为汽车的空气动力学特性并没有像预想的那样发挥作用。

我觉得最低在每小时150英里到300英里这个区间内,一辆普通的小轿车就会腾空而起,华丽丽地开始空翻,然后撞毁……在此之前你甚至连减速带都还没撞上呢。

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如果你竭力保持车子不飞起来,在这种速度下,风力将掀开引擎盖、车体侧面以及车窗。在更高的速度下,车子本身会解体,或者像重返大气层的太空飞船那样直接烧毁。

那终极时速是多少?

在宾夕法尼亚州,如果你超速吃了罚单,时速每超过限速一英里就要多交2美元罚金。[14]

因此,如果你驾车以90%的光速压过费城的减速带,除了会毁了整座城市之外……

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……你还会收到一张11.4亿美元的罚单。 :)

注:

  • 注4:和所有有物理背景的人一样,我的所有计算都使用SI单位制。但是!我吃的大量罚单上都是英制单位!所以不要怪我……
  • 注5:去Google一下"hit the curb at 60"
  • 注6:车子到处都是,不信拿把尺子去量一下
  • 注7:在高速情况下车子极易失控,甚至都不用撞上减速带。乔伊·哈尼克的大黄蜂在以220英里的时速撞毁后被烧得只剩一具空壳
  • 注10:Parker, Barry R.. "Aerodynamic Design." In The Isaac Newton school of driving: physics and your car. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press, 2003. 155.
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10 Responses to “[what if]第61期:飞越减速带”

  1. Mewton说道:

    如果驾车的速度能达到0.9c,车辆就会和空气中的分子发生核反应了……

    • George说道:

      我觉得效果不会像棒球那么轰动(尽管汽车的质量会使反应放出更多能量),因为铁元素是核聚变反应能够合成的最重元素(接下来的聚变反应即使能发生,放出的能量也小于吸收的)

  2. ttt说道:

    一般的减速带高度在3到4英寸(约8到10厘米)之间

    8cm高的减速带??

  3. Jamella说道:

    “在装有扰流板的F1赛车上,这股力将赛车往赛道上压,使赛车保持在赛道上。而在普通的轿车上,这股力会将汽车抬起来。”

    没说清楚啊。流经汽车上部的气流快于下部,压力比下部低,因此产生升力,和机翼一样。赛车上的扰流板就是反着装的机翼,所以产生的是下压力。

    而且速度单位应该是公里每小时吧,以文中的数字英里太大了。哪儿有时速400有英里的量产车,就算150mph也不是一般轿车能达到的(性能车另议)

    • Jamella说道:

      手滑打错,是300英里每小时....
      注7中的220mph=352kph,原厂大黄蜂远远达不到这个速度

  4. lxjts说道:

    同不能理解8cm高的减速带

  5. iFmmer说道:

    关于这个。。我只想@艾莉欧 以后不要随便骑自行车啦

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