特斯拉飞行跑车背后的物理原理

倒置的 Roadster 2 具有引人注目的销售宣传，但当它正面朝上行驶时，吸力实际上有很强的用例。摩擦力是使汽车加速的力量。摩擦力更大，性能更好。将汽车向下推意味着您可以更快地加速、更快地制动并进行更急转弯。 ( Performance automakers have harnessed this principle for decades, though not to the degree of Tesla’s new prototype.) 0–60 in 1 second The Roadster 2 also boasts an acceleration of 0 to 60 mph in less than a second.对于传统汽车来说，这是不可能的。由于普通汽车是利用轮胎与路面之间的摩擦力来加速的，因此受到摩擦系数的限制。使用 0.6（合理）的摩擦系数，您能做到的最好成绩是在 4.56 秒内从 0 加速到 60 英里/小时。是的，您可以获得更好的轮胎，并且一旦汽车移动得更快并与空气相互作用（将其向下推），您还可以增加摩擦力，但这些改进仍然无法让您在一秒钟内达到 60 英里/小时。 Roadster 2 依靠另一种形式的力量：从后面喷出的压缩空气。这就是火箭的工作原理。由于我们大多数人都没有方便的火箭，请考虑一下由充气气球推动的玩具车的简单实验。一旦气球被释放，拉伸的橡胶就会产生一股力，将空气从气球中推出并通过连接的管子。但由于这种空气具有质量，因此需要一个力才能将其从静止加速到排气速度。这是力的一个很酷的地方——它们是两个物体（比如气球和空气）之间的相互作用。这意味着当气球的壁推动空气时，空气会以相等的力向相反的方向反冲——这是牛顿第三定律的一个例子。气球上的推回力使玩具车加速。 Roadster 2 依靠的是压缩空气罐，而不是喘息气球。飞行汽车（某种） 现在，我们进入飞行汽车部分。 Roadster 2 使用相同的压缩空气方法来推动汽车并使其离开地面。这延伸了“飞行”这个词的极限，特别是因为在压力下降之前它只能从油箱获得几秒钟的推力。罐压较低时，空气以较低的速度和较小的推力排出。如果我想要一辆飞行汽车，我希望它至少能飞行 10 分钟。还有第二个问题——加速。由于火箭只能持续很短的时间，因此它们需要施加很大的力来改变速度并使汽车跳过卡车或其他障碍物。但如果力很大，你也会得到很大的加速度，而大的加速度通常对人类不利。我们可以使用视频分析来估计这个加速度。我将使用跟踪器视频分析来标记汽车跳过 Tesla Semi 卡车时在每个帧中的位置。因为我们知道卡车大约有 4 米高，所以我们可以得到汽车的位置作为时间的函数。这是 Roadster 2 在跳跃过程中的垂直位置。