Doug Yates był gościem na Dave Moody ' s SiriusXM Speedway w zeszłym tygodniu. Poruszył temat nawrócenia, o którym wiele się słyszy w tygodniu przed Daytoną i Talladegą. Każde 25 koni mechanicznych w silniku przekłada się na około 1-sekundowy spadek czasów okrążeń. Dave zrobił matematykę: usunięcie płyt zwiększyłoby silnik o 450 koni mechanicznych., Czterysta pięćdziesiąt koni więcej równa się 18 sekund z okrążenia, zakładając, że wszystkie inne rzeczy są równe. Ta ostatnia część była bardzo ważną kwalifikacją. Za chwilę wróci, by nas prześladować.
David Gilland zdobył pole w Daytonie z prędkością okrążenia 45,153 sekund, co przekładało się na prędkość 199,322 mil na godzinę. Korzystając z powyższego argumentu, jego czas okrążenia zmniejszył się do 27,153 sekund. To przekłada się na prędkość 331.456 mph.In 2004, Rusty Wallace przejechał 228 km / h w Talladega w nieograniczonym silniku. To prawie 100 km / h wolniejsze niż nasza teoretyczna prędkość maksymalna., Zignorujmy obawy, że NASCAR racecars mają tendencję do aerodynamicznie niestabilne, jeśli obracają się przy dużych prędkościach i myśleć tylko o prędkości linii prostej.
przyjrzyjmy się więc, co ogranicza szybkość jazdy samochodu. Rozważamy dwie główne siły: siłę silnika, która napędza samochód do przodu i siłę oporu, która popycha samochód do tyłu.
To jest dokładnie jak przeciąganie liny. Co zawsze pociąga ciężej, to jest kierunek, w którym jedzie samochód., (To dlatego, że siła jest, jak twój nauczyciel fizyczny bez wątpienia powtarzany w kółko, wektorem.
na większości torów, jeśli chcesz kogoś wyprzedzić, stąpasz po gazie, silnik wytwarza większą siłę i przyspieszasz. Daytona i Talladega są unikalne w tym moc silnika jest ograniczona do około 450 km. Pedały na podłodze. Jesteś zawsze w ostatniej sytuacji, w której samochód porusza się ze stałą (terminalną) prędkością, która jest najszybszą prędkością, jaką możesz uzyskać. Silnik robi wszystko, co w jego mocy.,
więc tutaj jest haczyk – powód, dla którego zwrot „wszystkie inne rzeczy równe” powoduje problemy. Wszystkie inne rzeczy nie są równe. Konkretnie, drag. Opór to po prostu Siła cząsteczek powietrza naciskających na samochód, ale siła ta zwiększa się kwadratowo, podobnie jak siła docisku. Jeśli samochód jedzie dwa razy szybciej, masz cztery razy (dwa do kwadratu) opór. To nie fair: musisz pracować cztery razy ciężej, aby dostać dwa razy szybciej. Ale to dla Ciebie fizyka.
powyższy argument opierał się na założeniu, że opór pozostaje stały – a na pewno nie., Jest jeszcze gorzej, bo moc zależy od prędkości. Aby jechać dwa razy szybciej, musisz pokonać cztery razy większy opór i potrzebujesz osiem razy (2x2x2) mocy.
możesz oszacować prędkość końcową samochodu wyścigowego za pomocą prostej fizyki. Prędkość końcowa jest stosunkiem mocy (P) do oporu (D):
maksymalny opór jest proporcjonalny do prędkości końcowej do kwadratu:
co oznacza, że prędkość końcowa kończy się w zależności od pierwiastka sześcianu mocy!,
Jeśli moc silnika podwaja się, prędkość końcowa wzrasta tylko o pierwiastek sześcianu z dwóch, czyli 1.26. Jeśli weźmiemy 200 mph jako ładną okrągłą prędkość końcową dla ograniczonego silnika, usunięcie płyt i podwojenie mocy silnika do 900 km zwiększyłoby tylko prędkość końcową dla nieograniczonego silnika do 252 mph. To dość zaskakujące – podwajasz moc silnika i dostajesz tylko 50 km / h Więcej. Taka jest moc cube roots.
gdyby natura była linearna, byłaby o wiele mniej interesująca.,
Wielkie podziękowania dla moich przyjaciół Josh Browne i Andy Randolph, zarówno doskonałych inżynierów i zawsze chętnych, aby pozwolić mi odbić pomysły z nich i sprawdzić, że nie jestem szalony. Przynajmniej nie, jeśli chodzi o fizykę.