Як запустити Subaru Impreza в небо.
Чиста фізика у стрибках на автомобілі раліста Кена Блока
Участь у ралі є справжньою пристрастю Кена Блока, 45-річного співзасновника компанії DC Shoes. Але безсмертя в YouTube він заробив не завдяки високим досягненням у перегонах, а завдяки зйомкам, на яких знято його фігурне водіння і ті стрибки, при яких Кен запускає свою Subaru Impreza у повітря з явною нерозсудливістю. Зіткнувшись із цими неймовірними польотами автомобілів, розміщеними в інтернеті, ми вирішили познайомитися із творцями цих шалених стрибків ближче.
Секретна формула розрахунків траєкторії польоту автомобіля
У чому секрет таких потрясних автомобільних стрибків? Як вдається подолати закони гравітації та запустити в небо автомобіль, розрахувавши його м'яке приземлення? Виявляється, ніякої «вуличної магії» тут немає. Весь секрет у хорошому знанні законів фізики. В даний час найважливіший елемент розрахунків для стрибків в автомобілі Кена Блока є електронною таблицею Microsoft Excel, яку відомий сноубордист з математичним складом розуму Аарон Деттлінг. Спираючись на той факт, що фізика є масштабованою, програма Деттлінга (спочатку розроблена для побудови стрибків на сноуборді) використовує самі основні формули, які визначають параболічну траєкторію стріли, випущену з лука, або артилерійського снаряда, випущеного з гармати. "Я почав з перетворення одиниці вимірювання швидкості снаряда, а саме з кілометрів на годину на метри за секунду (Vt)", говорить Деттлінг. «Потім я перетворив швидкість снаряда на вертикальну швидкість (Vv), горизонтальну швидкість (Vh), і кут стрибка (A)».
Це працюєнаступним чином:
Vv = без A (Vt) Vh = cos A (Vt)
Далі отримані цифри можуть бути використані для розрахунку відстані по горизонталі (Х) або для розрахунку вертикальної дистанції (Y) в метрах, у будь-якій точці траєкторії, за допомогою гравітаційної постійної (G), яка дорівнює 32,17 футів на секунду 2 :
"Ці рівняння не схожі на ті, що ви можете знайти в підручнику з фізики, але вони працюють", каже Деттлінг. «Я замінив багато символів на звичайні цифри та літери у спробі зробити рівняння легшим для розуміння. З його допомогою теоретично збудувати стрибок набагато легше. Однак, насправді це досить складно, змусити рівняння функціонувати правильно. Важко, але можна!».
Від теорії стрибків в автомобілях до практики
У вас ще не закипіли мозок від усіх цих законів фізики та теоретики для стрибків на автомобілях? У нас закипіли, тож давайте дізнаємося, як же на практиці реалізуються всі ці таємничі знаки та формули? Блок робить стрибки на своєму спортивному автомобілі, попередньо розмістивши приблизно 70 кг додаткової ваги в багажник, щоб компенсувати вагу двигуна, розташованого в передній частині автомобіля. Але кут запуску стрибка Блоку постійно розвивається. У той час, як зазвичай кут запуску був встановлений на 18 градусів, він і Деттлінг дійшли висновку, що найоптимальнішим є стрибок на автомобілі під кутом від 10 до 15 градусів. Деттлінг також з'ясував, що при відносно низьких швидкостях короткочасних стрибків ефект аеродинамічного опору знаходиться в допустимих межах зони посадки. Але оскільки опір експоненційно зростає зі швидкістю, більш радикальної швидкості ці сили стануть критичними.
Згодом посадкові пандуси теж зазналиперетворення, і перейшли від пандуса «крок вниз» (коли майданчик приземлення знаходиться нижче точки запуску) до пандуса «крок вгору» (де зона посадки вища, ніж точка старту). Коли трюк виконується з аптечною точністю, вплив на посадку автомобіля, що летить, зведено до мінімуму, завдяки тому, що траєкторія автомобіля відповідає куту рампи. Звичайно, тільки якщо Блок набрав ідеальну швидкість під час старту.