Читать книгу "Новый физический фейерверк - Джирл Уокер"

Но даже если воды недостаточно, чтобы началось аквапланирование, она все же может значительно уменьшить трение между шиной и дорогой. За сухую дорогу шина зацепляется, потому что нижняя часть шины прогибается под весом и все время плотно прижимается к поверхности дороги. Из-за этого она может подстраиваться под неровности дороги, заполняя собой небольшие выбоины и вбирая в себя легкие выступы. Такое плотное прилегание шины к неровностям дороги и обуславливает большое трение, требующееся при аварийной остановке. Когда же дорога мокрая, выемки заполнены водой, а когда шина «запечатывает» собой кусок дороги, вода из этих ямок не может никуда уйти, и дорога оказывается как бы выровненной, без бугров. Таким образом, шина уже не может зацепиться за эти неровности.

Если машину начинает вращать во время аварийной остановки, следы на дороге будут искривленными. Это вращение может начаться как из-за того, что задние колеса заблокируются раньше передних, так и из-за уклона дороги (часто средняя часть дороги делается выше, чем ее края, чтобы дождевая вода с нее стекала).

Если колесо все еще крутится во время заноса, оно боком трется о дорогу и оставляет следы, на которых не видны типичные для следов, оставляемых при скольжении, бороздки. Если дорога настолько неровная, что машина на ней будет подпрыгивать, или если торможение неоднородно, любые следы могут быть прерывистыми. Короткие разрывы в следах обычно говорят о том, что автомобиль подпрыгивал, а длинные могут означать, что водитель пытался остановиться, нажимая и отпуская тормоз.

1.9. Короткая история. Рекордные тормозные пути

Рекорд длины тормозного пути на общественных дорогах был установлен в 1960 году на шоссе М1 в Англии водителем «ягуара». Длина следа составляла 290 м. В суде утверждалось, что скорость автомобиля в момент, когда колеса только-только заблокировались, составляла примерно 160 км/ч. Но если принять коэффициент трения шин о покрытие дороги равным 0,7, можно подсчитать, что скорость машины составляла 225 км/ч.

Длина тормозного пути «ягуара», конечно, впечатляет, но она бледнеет при сравнении с рекордом, установленным Крейгом Бридлавом в октябре 1964 года на соляном озере Бонневиль-Солт-Флэтс. Пытаясь побить рекорд скорости для наземного автомобиля — 805 км/ч, Бридлав проехал на своем автомобиле «Спирит оф Америка» («Дух Америки») с установленным на нем ракетным двигателем мерную милю сначала в одном направлении, а потом в обратном, чтобы можно было учесть влияние ветра. Когда он мчался по мерной миле второй раз, его скорость составила 869 км/ч.

Для торможения он использовал парашют, но его стропы оторвались из-за недостаточной прочности, второй парашют тоже не сработал. Тогда он выжал педаль тормоза «в пол», но влияние тормозов сказалось в основном на появлении гигантского тормозного следа длиной почти 10 км, после чего они сгорели. После этого автомобиль продолжал мчаться со скоростью около 800 км/ч, проскочил две линии телефонных столбов, чудом не столкнувшись с ними. В конце концов он остановился, но как! Въехал на набережную, перескочил парапет и на скорости все еще больше 250 км/ч рухнул в соляное озеро глубиной 5 м. Бридлав был крепко пристегнут ремнями к сиденью и едва не утонул в салоне затопленного автомобиля. Но мерную милю Бридлав проехал и установил новый рекорд скорости, превысив предыдущий почти на 40 км/ч. Его средняя скорость составляла 841 км/ч.

1.10. Почему дятлам и толсторогим баранам не грозит сотрясение мозга

Дятел долбит клювом древесину, добывая пищу (насекомых, живущих под корой), строя дупла для выведения птенцов, а также выбивая громкую дробь для привлечения самки. При этих ударах голова дятла тормозит с отрицательным ускорением примерно в 1000 g (то есть в тысячу раз больше ускорения свободного падения). Для человека такая перегрузка смертельна или в лучшем случае может обернуться для него серьезной травмой мозга — сотрясением. Почему же дятел не падает с дерева замертво каждый раз, когда вонзает свой клюв в дерево?

Сражаясь за самку в брачный сезон, самцы толсторогого барана с разбегу врезаются друг в друга и со страшной силой сталкиваются рогами и головами. И при этом они не падают на землю без сознания. Некоторые виды рогатых динозавров (например, трицератопсы) тоже наносили друг другу сокрушительные удары рогами. Почему же после таких столкновений соперники остаются целы и невредимы?

ОТВЕТ • До сих пор не вполне понятно, почему мозг дятла способен выдерживать огромные перегрузки, когда птица долбит дерево, но есть два основных предположения. Во-первых, клюв дятла движется строго по прямой. Некоторые исследователи считают, что сотрясение мозга у людей и животных происходит при боковых смещениях головы относительно шеи (в которой находится ствол головного мозга), а при движении головы вперед-назад вероятность сотрясения меньше. Во-вторых, мозг дятла плотно прилегает к черепу: он отделен от черепной коробки лишь тонким слоем вязкой жидкости, поэтому остаточные смещения или колебания ткани мозга сразу после удара не настолько сильные, чтобы вызвать повреждения.

Сшибающихся головами баранов обычно спасают три обстоятельства. 1. Их рога слегка деформируются во время удара, увеличивая время соударения и тем самым уменьшая силу удара. 2. Чтобы смягчить удар в голову, кости черепа также могут слегка сдвигаться или поворачиваться в соответствующих соединениях (швах черепа) наподобие пружин или шарниров. 3. Большая часть энергии удара гасится сильными шейными мышцами животных. И хотя соударения со стороны выглядят совершенно устрашающе, крепкие мышцы животных надежно защищают мозг от сотрясений, а прочные рога не ломаются при ударе. Трицератопсов, возможно, спасала еще и развитая система пазух, окружавших черепную коробку и служивших амортизаторами ударов.

1.11. Короткая история. Рекордные ускорения

В июле 1977 года на пересохшем озере Эль-Мираж в штате Калифорния Китти О’Нейл установила два рекорда на гоночном автомобиле типа «драгстер» на дистанции 402,3 м. Стартуя с места, она развила самую высокую зарегистрированную финишную скорость (скорость в конце дистанции) и поставила рекорд, преодолев дистанцию за самое короткое в истории время — 3,72 с. Развитая ею скорость была поразительной — 632,1 км/ч. Среднее ускорение на дистанции составило 47,1 м/с2. Это почти в 5 раз больше ускорения свободного падения. На других соревнованиях на дистанции 1600 м она показывала среднюю скорость 843 км/ч, но при этом ускорения были меньше.

В декабре 1954 года на базе Холломан ВВС США в Нью-Мексико полковник ВВС доктор Джон Стапп пристегнулся к сиденью на ракетных санях[1], оснащенных девятью ракетными двигателями. После запуска двигателей сани за 5 с разогнались до скорости 1018 км/ч. На стадии включения двигателей ускорение саней составило 56,4 м/с2, или 5,76 g. Цифра говорит сама за себя, однако настоящим испытанием для полковника стала остановка с помощью гидротормоза: сани замедлялись с ускорением 20,6 g, сбросив скорость до нуля всего за 1,4 с.