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马斯克皮卡的防弹玻璃为啥会被钢球砸碎?这是一道高中物理题 ... ...

2019-11-24 16:55| 发布者: | 查看: 112| 评论: 0

摘要:   乾明鱼羊发自凹非寺  量子位报道公众号 QbitAI  马斯克,硅谷钢铁侠,全世界最具煽动力的企业家。  旗下公司特斯拉最新电动皮卡,一经亮相就欢呼一片,传播到炸,看起来又要重新定义一个品类。  然而也 ...

  乾明 鱼羊 发自 凹非寺 
  量子位 报道 公众号 QbitAI

  马斯克,硅谷钢铁侠,全世界最具煽动力的企业家。

  旗下公司特斯拉最新电动皮卡,一经亮相就欢呼一片,传播到炸,看起来又要重新定义一个品类。

  然而也有网友“提醒”——如今的马斯克和特斯拉,往往新品发布猛如虎,真到交付原地杵,交货时间和质量还得再观后效。

  而且这次电动皮卡的故事,还讲到了火星上。

  另外,这一次甚至都还没轮到交货“翻车”,现场演示就尴尬破功。

  现场演示的过程中,号称能防弹的玻璃,并没有完美挡住助手甩出的钢球。

  当场被来了个 double kill。

  现场一度非常尴尬。

  这个场面也引起了广泛讨论,有人吐槽质量,也有人认为可能是失误。

  但也有不少人认为,这是不是马斯克故意进行一场 PR,为了更多的传播和销量而故意为之?

  有人较真了。

  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),用物理学知识进行了分析,解释了马斯克为啥会翻车。

  而且里面用到的基本上都是高中学的物理知识,整个过程就相当于解一道题。

  不过在开始分析之前,还是先快速还原下现场~

  马斯克翻车始末

  北京时间周五中午,特斯拉皮卡发布,名为 Cybertruck。

  为了展示车窗防弹玻璃强悍的性能,马斯克大手一挥,让助理拿着钢球上场。

  对准车窗砸过去,然后意想不到的一幕发生了,玻璃应声而碎。

  尴尬……刚才测试的时候,不还是好好的吗?

  在助手上场之前,马斯克还先进行了一些铺垫。

  先是放上普通汽车玻璃,钢球落下,玻璃碎了。

  然后换 Cybertruck 的玻璃测试,从更高的地方落下来都毫发无伤。

  马斯克说,是不是用劲太大了?在他的示意下,钢球又砸向了后窗玻璃。

  尽管力度已经减小了很多,但玻璃还是非常脆弱。

  这……好吧,理解万岁!

  马斯克随后也解释说,还好还有穿过去,看来交付之前还有很多的事情要做。

  然后,他站在砸碎的车窗玻璃前,硬生生开完了整场发布会。

  那为啥防弹玻璃能够经受住高处的自由落体,却被随手甩出的钢球砸烂了?

  物理学分析:和安装方式有关

  瑞德·阿兰决定用物理学知识揭开答案。

  先来看一下垂直往下砸的情况。

  虽然这位工作人员没说他到底爬了多高,但从视频中可以看到,球在管道末端出现,掉落到玻璃板上的时间大概是 0.267 秒。

  粗略假设初速度为0,加速度为g=9.8m/s,根据公式:

  这段距离就大概是 0.35 米。

  工作人员放下钢球的高度大概是这段距离的 10 倍,那么球到玻璃板之间的距离就是 3.5 米。当然不精确,不过对这次分析而言也足够了。

  知道了下落高度,根据v^2 = 2gh这个公式,就可以计算出钢球撞向玻璃板时的速度,约为8. 3m/s

  而市面上出售的棒球大小的钢球大概有 1.9kg 重,那么根据动量p = mv,就可以算出钢球冲击玻璃板时的动量为15. 7kg·m/s

  动能K则可以根据公式K =1/2*m*v^2计算,为65. 5J

  也就是说,特斯拉皮卡采用的玻璃板完全能承受住 15.7kg·m/s的冲击。

  那么接下来,我们就来看看“翻车”现场到底发生了什么。

  首先需要进行一些必要的假设:

  • 工作人员的投掷动作,让钢球从静止到达到最终速度时,移动了大约 1 米的距离。
  • 球的加速度不变。
  • 从视频中得到,钢球的运动时间约为 0.27 秒。

  因为加速度不变,平均速度就等于初始速度和最终速度之和除以2,同时也是等于总路程除以总时间。

  于是就求出了“翻车”现场钢球砸向车窗玻璃的最终速度是7. 4m/s,动量是14. 1kg·m/s。小于从 3.5 米高度垂直下落测试中的 15.7kg·m/s。

  按照这个结果,车窗玻璃应该就像马斯克说的那样不会碎才对,那么是哪里出了问题?

  可能是和安装方式有关。

  在垂直下落测试中,玻璃板用夹具固定。这些夹具不是完全刚性的,也就是说在受到钢球撞击时,玻璃板的移动空间比较大。


Rhett Allain 绘制

  而在特斯拉皮卡上,玻璃板被牢牢固定在车门窗框里,位移空间比较小。


Rhett Allain 绘制

  假设在垂直下落测试中,玻璃被撞击时移动了 1 厘米,而“翻车”现场,玻璃仅移动了 0.2 厘米。那么根据公式:

  在动能变化大致相同的情况下,固定在窗框中的玻璃承受的力,就5 倍于垂直下落实验中玻璃承受的力。

  于是,马斯克“翻车”了。

  翻车引热议,但预定依旧喜人

  “翻车”事件一出,有网友调侃道:一定是隔壁车厂派来捣乱的。

  有人解释说,可能是发布前这个车进行了一轮测试,车窗玻璃已经受过一轮攻击了。

  但也有不少网友指出,这也不算翻车,防弹玻璃本来就是这样的,不防碎裂而是防穿透。

  发布会结束后,特斯拉的股价也受到了影响,当天下跌6%,市值缩水近 40 亿美元。

  不仅仅是马斯克现场翻车,也是因为这辆车并不被分析师看好:皮卡核心是拉货能力,特斯拉的皮卡造型虽酷,但忘了“初心”。

  但这些,似乎并没有影响用户的选择。

  根据马斯克最新发表的推文,这辆被他称为未来火星官方用车 Cybertruck,已经获得了 14.6 万个订单,其中 17% 选择单电机后轮驱动,42% 选择双电机全轮驱动,41% 选择三电机全轮驱动。

  它们的续航距离分别为 250 英里、300 英里和 500 英里,定价也分别为 39900 美元,49900 美元和 69900 美元。

  现在预订费用 100 刀。以此来算,马斯克已经拿下 1400.6 万美元收入,预期收入将达到 82.3 亿美元。

  而且,这辆车还有全自动驾驶功能可供选择,但要加 7000 美元,所以马斯克到时候估计能赚更多。

  最后,马斯克也在 Twitter 上找了场子,发了一个视频说,发布会前也进行了测试,但玻璃并没有碎。

  从视频中展示中的情况来看,瑞德·阿兰的分析还是有点道理的,玻璃板的移动幅度明显很大。

  你怎么看?

  One more thing…

  还有一个问题值得大家关注,这车在中国吃得开吗?

  从大家对车型的反映中来看,还真会有不少人愿意掏钱买车。

  但能够开进城吗?

  要看国家规定了,在中国各地的政策并不一样。许多城市都要求,如果皮卡进城要采取贴反光条等措施。


图源:微博网友@陈不好玩V

  在河北等地,现在政策也逐渐放宽了进城限制。在北京这样的一线城市,皮卡也有更严格的限行措施。

  就算你有京牌,也只能在 23:00-6:00 之间进入城区,其他时间都不能驶入北京五环。

  但按照规定,从 2018 年起,北京的皮卡车将享受和乘用车同样的待遇,车身上也不用贴反光条和车门喷漆标识。

  更为关键的是,现在皮卡不用摇号就能上京牌,也成了很多人的折中选择,并带动了销量:

  有调查数据显示,北京皮卡在 2019 年的累计销量同比增长了 452.8%。

  但是,就算你喜欢特斯拉的皮卡,估计还要等几年。

  官方预定页面显示,Cybertruck 在 2021 年底开始生产,最贵的三电机全驱车型,到 2022 年底才开始生产。

  按照马斯克经常重新定义时间的习惯,到时候能不能交付恐怕没那么乐观……


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