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马斯克的防弹玻璃为何会被砸碎?这是一道高中物理题目

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马斯克,全球最具煽动力的企业家。旗下公司特斯拉最新电动皮卡Cybertruck一经表态就喝彩一片,不过,也有网友「提示」——现在的马斯克和特斯拉,往往是「新品宣布猛如虎,真到托付原地杵」,交货时候和现实收到的车子质量是不是真如宣布会上所说的那末优美,恐怕要打个问号。不过,此次不必比及交货,在宣布会现场就发作了个众所皆知的为难事宜:车窗裂了。

在现场展现个历程当中,发作了件为难的画面:号称能防弹的玻璃,并没有圆满盖住助手甩出的钢球。就地被来了个double kill。现场一度异常为难。

这个排场也引起了普遍议论,有人吐槽质量,也有人以为多是失误。但也有不少人以为,这是不是是马斯克有意举行的一场扮演,好让他取得更多的流传和销量? 

来自美国路易斯安那东南大学的物理学副教授瑞德‧阿兰(Rhett Allain),用物理学学问举行了剖析,诠释了为何会发作这类征象,用到的基本上都是高中学的物理学问,全部历程就相当于解一道题。

不过在最先剖析之前,照样先疾速复原下现场~

 

题目:为何落下的铁球伤不了的玻璃、却会被砸裂?

为了展现车窗防弹玻璃刁悍的机能,马斯克大手一挥,让助理拿着钢球上场。瞄准车窗砸过去,然后意想不到的一幕发作了,玻璃回声而碎。

题目是,在这位助手上场之前没有几分钟,现场才做过一次现实的考证,他们在平面上先放上一般汽车玻璃,钢球落下,玻璃碎了。

然后换Cybertruck的玻璃测试,从更高的处所落下来都毫发无伤。

回到宣布会现场,所以,在第一个玻璃裂开以后,马斯克以为玻璃不应这么轻易碎裂,他以为是不是是用劲太大了?在他的示意下,钢球又砸向了后窗玻璃。

只管力度已减小了许多,但玻璃照样异常软弱。

马斯克随后只好诠释说,「最少没有穿过去,看来我们另有许多的事变要做。」

那为何防弹玻璃能够禁受住高处的自由落体,却被顺手甩出的钢球砸烂了?

 

物理学剖析:和装置体式格局有关

瑞德‧阿兰决议用物理学学问揭开答案。先来看一下垂直往下砸的状况:

虽然这位工作人员没说他究竟爬了多高,但从影片中能够看到,球在管道末尾涌现,掉落到玻璃板上的时候大概是0.267秒。

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大略假定初速率为0,加速率为g=9.8m/s,依据公式:

这段间隔就大概是0.35公尺。

工作人员放下钢球的高度大概是这段间隔的10倍,那末球到玻璃板之间的间隔就是3.5公尺。固然不精确,不过对此次剖析而言也足够了。

知道了着落高度,依据v^2 = 2gh这个公式,就能够盘算出钢球撞向玻璃板时的速率,约为8.3m/s。

而市面上出卖的棒球大小的钢球大概有1.9kg重,那末依据动量p = mv,就能够算出钢球打击玻璃板时的动量为15.7kg‧m/s。

动能K则能够依据公式K =1/2*m*v^2盘算,为65.5J。

也就是说,特斯拉皮卡采纳的玻璃板完整能蒙受住15.7kg‧m/s的打击。

 

那末,题目出在哪?

起首须要举行一些必要的假定:

  • 工作人员的扔掷行动,让钢球从静止到到达终究速率时,挪动了约莫1公尺的间隔。
  • 球的加速率稳定。
  • 从影片中获得,钢球的活动时候约为0.27秒。

由于加速率稳定,平均速率就即是初始速率和终究速率之和除以2,同时也即是总旅程除以总时候。

因而就求出了现场钢球砸向车窗玻璃的终究速率是7.4m/s,动量是14.1kg‧m/s。小于从3.5米高度垂直着落测试中的15.7kg‧m/s。

根据这个效果,车窗玻璃应当就像马斯克说的那样不会碎才对,那末是那里出了题目?

多是和装置体式格局有关。

在垂直着落测试中,玻璃板用夹具牢固。这些夹具不是完整刚性的,也就是说在遭到钢球撞击时,玻璃板的挪动空间比较大。

△Rhett Allain绘制

而在特斯拉皮卡上,玻璃板被紧紧牢固在车门窗框里,位移空间比较小。

△Rhett Allain绘制

假定在垂直着落测试中,玻璃被撞击时挪动了1公分,而宣布会现场,玻璃仅挪动了0.2公分。那末依据公式:

在动能变化大抵雷同的状况下,牢固在窗框中的玻璃蒙受的力,就5倍于垂直着落试验中玻璃蒙受的力。

因而,马斯克的车窗,碎裂了。

 

  •  本文转载自cnbeta

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