Читать книгу "Новый физический фейерверк - Джирл Уокер"

В мае 1958 года на той же базе Холломан Эли Бидинг-младший развил скорость 117 км/ч на похожих санях. В самой скорости нет ничего примечательного, она обычна для автобанов. Впечатляет время разгона — 0,04 с. За это время человек не успевает буквально и глазом моргнуть. Ускорение Бидинга составило 82,6 g, этот рекорд не побит до сих пор (речь идет о контролируемых ситуациях).

В июле 1977 года в Нортгемптоншире (Англия) гоночный автомобиль Дэвида Пэрли был смят при наезде на препятствие — его скорость со 174 км/ч снизилась до нуля всего за 66 см пути. Ускорение, которое он испытал, было почти смертельно — 179,8 g, но Пэрли выжил, хотя получил 29 переломов и 3 вывиха, а его сердце останавливалось 6 раз.

1.12. Лобовые столкновения автомобилей

Вы ведете автомобиль в тоннеле с односторонним движением и вдруг видите, что какой-то автомобиль едет вам навстречу. Что вы должны сделать, чтобы облегчить последствия надвигающейся аварии? Должны ли вы ускориться, замедлиться, остановиться или поехать назад?

Лобовые столкновения — самые страшные из всех автомобильных аварий. Удивительный факт: собранная статистика, касающаяся лобовых столкновений, говорит о том, что риск (вероятность) летального исхода для водителя меньше, если в машине кроме водителя находится и пассажир. Но почему?

ОТВЕТ • Лучший выход — остановиться и, если возможно, поехать назад. Полная кинетическая энергия или импульсы машин перед столкновением определяют тяжесть соударения. Если вы не погасите свою скорость, приближаясь ко второй машине, обе величины будут большими, и удар будет жестким.

В американском футболе, в котором игроки выступают в серьезной защитной амуниции, все не так. Там игрок одной команды может специально ускориться, когда бежит навстречу игроку другой команды. Но вся разница с автомобилями в том, что футболист как раз хочет, чтобы удар был посильнее, а правильно развернув корпус, он к тому же может направить его на уязвимые места соперника или сделать так, чтобы тот потерял равновесие и упал.

Вероятность фатального исхода зависит от изменения скорости в процессе соударения: большое изменение скорости означает, что на вас во время удара действовала большая сила, вызвавшая огромное ускорение. Например, если ваша машина имеет маленькую массу, а другая машина — большую, скорость вашей машины может измениться настолько, что она в результате будет отброшена назад. Дополнительная масса в вашей машине, будь то пассажир или даже мешок с песком в багажнике, может снизить изменение скорости, а следовательно, и риск фатального исхода. Вот численный пример: предположим, массы вашей и встречной машины одинаковы. И ваши с водителем встречной машины массы тоже равны. В этом случае риск фатального исхода для вас уменьшится на 9%, если рядом с вами будет сидеть пассажир весом 80 кг.

1.13. Короткая история. Представление с участием локомотивов

Это произошло 15 сентября 1896 года в американском городе Уэйко. Уильям Краш — сотрудник компании «Миссури — Канзас — Техас Рэйлроудс» — придумал беспроигрышную идею для шоу. На противоположных концах участка железнодорожных путей длиной 6,4 км он разместил два старых локомотива. Один был выкрашен в красный цвет, другой — в зеленый. Идея состояла в том, чтобы столкнуть локомотивы друг с другом на полной скорости.

Известно, что публика любит смотреть на катастрофы, и 50 000 зрителей заплатили за право насладиться зрелищем крушения. После того как топки были заправлены топливом, а дроссельные заслонки открыты и зафиксированы, локомотивы двинулись навстречу друг другу. В момент встречи их относительная скорость составляла 145 км/ч.

Оказаться рядом со столкнувшимися локомотивами, чья кинетическая энергия трансформировалась в кинетическую энергию разлетевшихся обломков, — все равно что побывать на месте взрыва средней мощности. В результате несколько зрителей было убито разлетевшимися обломками, сотни ранены. Но остальные зеваки, вероятно, посчитали, что не зря потратили деньги.

1.14. Удар сзади и травма шейных позвонков

Когда в задний бампер машины въезжает едущая следом машина, сидящий в передней машине нередко получает травму шеи. Инженеры и медики-исследователи долго пытались объяснить этот феномен. В 1970-е годы они наконец пришли к заключению, что травма возникает из-за того, что голова сидящего в передней машине, находящаяся над спинкой кресла, дергается назад при рывке машины вперед. Это получило название хлыстовой травмы. Шея сильно растягивается при резком разгибании, а затем сильно сжимается при последующем резком сгибании головы. В результате этих исследований у автомобильных кресел появились подголовники, но водители продолжали получать травмы шеи при ударах сзади. Из-за чего все-таки происходят эти травмы?

ОТВЕТ • Причиной хлыстовой травмы является то, что голова пассажира и его тело резко перемещаются относительно друг друга. Такое воздействие на шейный отдел позвоночника повреждает его, причем опасно перемещение в любую сторону.

1.15. Повороты на гоночном автомобиле

Скоростные гонки часто выигрываются благодаря правильным действиям пилота на поворотах, когда скорость уменьшается. Рассмотрим поворот на 90° на плоском треке «Формулы-1». Очевидно, что оптимальный способ прохождения поворота зависит от характеристик систем управления автомобилем, опыта и мастерства гонщика и качества трассы. Но стоит ли гонщику в принципе совершать поворот по круговой траектории? Такой выбор обычно предполагает, что время, затраченное на поворот, будет минимальным, но почему иногда этот выбор не является оптимальным? Почему пилоты, привыкшие к плоским трекам «Формулы-1», испытывают трудности в гонке «Индианаполис-500», где трасса на виражах наклонена? В частности, почему болид там заносит, когда он входит в поворот?

ОТВЕТ • Пилот-новичок совершает поворот по круговой траектории. Опытный гонщик вначале слегка поворачивает руль и при этом тормозит, затем поворачивает более резко, а потом едет по траектории с меньшей кривизной и при этом ускоряется. Поворот тогда занимает больше времени, но позволяет выйти на прямолинейный участок трассы на большей скорости, чем у пилота-новичка. Большая скорость на прямолинейном участке с лихвой компенсирует потерю времени на повороте.

Такая тактика имеет еще одно преимущество. Если поворот проходится слишком быстро, сила, приложенная к шинам, превысит предельную силу трения между шинами и покрытием, колеса начнут проскальзывать и машина потеряет управление. Чтобы не терялось сцепление с поверхностью трека, опытный гонщик сначала тормозит, а потом резко поворачивает. А так как остальная часть поворота — плавная, водитель может ускориться и при этом не потерять сцепление с дорогой.

Чутье опытного пилота «Формулы-1» подсказывает ему, как действовать на плоских поворотах. Но ощущения на наклонных виражах совсем иные, и гонщики «Формулы-1», вероятно, слишком поздно входят в поворот.