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馬斯克的防彈玻璃為啥會被砸碎?這是一高中道物理題

2019/11/26 10:35:14  文章來源:創事記  作者:佚名
文章簡介:旗下公司特斯拉最新電動皮卡,一經亮相就歡呼一片,傳播到炸,看起來又要重新定義一個品類。然而也有網友“提醒”——如今的馬斯克和特斯拉,往往新品發布猛如虎,真到交付原地杵,交貨時間和質量還得再觀后效。

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  文/乾明 魚羊

  來源:量子位(ID:QbitAI)

  馬斯克,硅谷鋼鐵俠,全世界最具煽動力的企業家。

  旗下公司特斯拉最新電動皮卡,一經亮相就歡呼一片,傳播到炸,看起來又要重新定義一個品類。

  然而也有網友“提醒”——如今的馬斯克和特斯拉,往往新品發布猛如虎,真到交付原地杵,交貨時間和質量還得再觀后效。

  而且這次電動皮卡的故事,還講到了火星上。

  另外,這一次甚至都還沒輪到交貨“翻車”,現場演示就尷尬破功。

  現場演示的過程中,號稱能防彈的玻璃,并沒有完美擋住助手甩出的鋼球。

  當場被來了個double kill。

  現場一度非常尷尬。

  這個場面也引起了廣泛討論,有人吐槽質量,也有人認為可能是失誤。

  但也有不少人認為,這是不是馬斯克故意進行一場PR,為了更多的傳播和銷量而故意為之?

  有人較真了。

  來自美國路易斯安那東南大學的物理學副教授瑞德·阿蘭(Rhett Allain),用物理學知識進行了分析,解釋了馬斯克為啥會翻車。

  而且里面用到的基本上都是高中學的物理知識,整個過程就相當于解一道題。

  不過在開始分析之前,還是先快速還原下現場~

  馬斯克翻車始末

  北京時間周五中午,特斯拉皮卡發布,名為Cybertruck。

  為了展示車窗防彈玻璃強悍的性能,馬斯克大手一揮,讓助理拿著鋼球上場。

  對準車窗砸過去,然后意想不到的一幕發生了,玻璃應聲而碎。

  尷尬……剛才測試的時候,不還是好好的嗎?

  在助手上場之前,馬斯克還先進行了一些鋪墊。

  先是放上普通汽車玻璃,鋼球落下,玻璃碎了。

  然后換Cybertruck的玻璃測試,從更高的地方落下來都毫發無傷。

  馬斯克說,是不是用勁太大了?在他的示意下,鋼球又砸向了后窗玻璃。

  盡管力度已經減小了很多,但玻璃還是非常脆弱。

  這……好吧,理解萬歲!

  馬斯克隨后也解釋說,還好沒有穿過去,看來交付之前還有很多的事情要做。

  然后,他站在砸碎的車窗玻璃前,硬生生開完了整場發布會。

  那為啥防彈玻璃能夠經受住高處的自由落體,卻被隨手甩出的鋼球砸爛了?

  物理學分析:和安裝方式有關

  瑞德·阿蘭決定用物理學知識揭開答案。

  先來看一下垂直往下砸的情況。

  雖然這位工作人員沒說他到底爬了多高,但從視頻中可以看到,球在管道末端出現,掉落到玻璃板上的時間大概是0.267秒。

  粗略假設初速度為0,加速度為g=9.8m/s,根據公式:

  這段距離就大概是0.35米。

  工作人員放下鋼球的高度大概是這段距離的10倍,那么球到玻璃板之間的距離就是3.5米。當然不精確,不過對這次分析而言也足夠了。

  知道了下落高度,根據v^2 = 2gh這個公式,就可以計算出鋼球撞向玻璃板時的速度,約為8.3m/s。

  而市面上出售的棒球大小的鋼球大概有1.9kg重,那么根據動量p = mv,就可以算出鋼球沖擊玻璃板時的動量為15.7kg·m/s。

  動能K則可以根據公式K =1/2*m*v^2計算,為65.5J。

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

  那么接下來,我們就來看看“翻車”現場到底發生了什么。

  首先需要進行一些必要的假設:

  工作人員的投擲動作,讓鋼球從靜止到達到最終速度時,移動了大約1米的距離。

  球的加速度不變。

  從視頻中得到,鋼球的運動時間約為0.27秒。

  因為加速度不變,平均速度就等于初始速度和最終速度之和除以2,同時也等于總路程除以總時間。

  于是就求出了“翻車”現場鋼球砸向車窗玻璃的最終速度是7.4m/s,動量是14.1kg·m/s。小于從3.5米高度垂直下落測試中的15.7kg·m/s。

  按照這個結果,車窗玻璃應該就像馬斯克說的那樣不會碎才對,那么是哪里出了問題?

  可能是和安裝方式有關。

  在垂直下落測試中,玻璃板用夾具固定。這些夾具不是完全剛性的,也就是說在受到鋼球撞擊時,玻璃板的移動空間比較大。

△Rhett Allain繪制

Rhett Allain繪制

  而在特斯拉皮卡上,玻璃板被牢牢固定在車門窗框里,位移空間比較小。

△Rhett Allain繪制

Rhett Allain繪制

  假設在垂直下落測試中,玻璃被撞擊時移動了1厘米,而“翻車”現場,玻璃僅移動了0.2厘米。那么根據公式:

  在動能變化大致相同的情況下,固定在窗框中的玻璃承受的力,就5倍于垂直下落實驗中玻璃承受的力。

  于是,馬斯克“翻車”了。

  翻車引熱議,但預定依舊喜人

  “翻車”事件一出,有網友調侃道:一定是隔壁車廠派來搗亂的。

  有人解釋說,可能是發布前這個車進行了一輪測試,車窗玻璃已經受過一輪攻擊了。

  但也有不少網友指出,這也不算翻車,防彈玻璃本來就是這樣的,不防碎裂而是防穿透。

  發布會結束后,特斯拉的股價也受到了影響,當天下跌6%,市值縮水近40億美元。

  不僅僅是馬斯克現場翻車,也是因為這輛車并不被分析師看好:皮卡核心是拉貨能力,特斯拉的皮卡造型雖酷,但忘了“初心”。

  但這些,似乎并沒有影響用戶的選擇。

  根據馬斯克最新發表的推文,這輛被他稱為未來火星官方用車Cybertruck,已經獲得了14.6萬個訂單,其中17%選擇單電機后輪驅動,42%選擇雙電機全輪驅動,41%選擇三電機全輪驅動。

  它們的續航距離分別為250英里、300英里和500英里,定價也分別為39900美元,49900美元和69900美元。

  現在預訂費用100刀。以此來算,馬斯克已經拿下1400.6萬美元收入,預期收入將達到82.3億美元。

  而且,這輛車還有全自動駕駛功能可供選擇,但要加7000美元,所以馬斯克到時候估計能賺更多。

  最后,馬斯克也在Twitter上找了場子,發了一個視頻說,發布會前也進行了測試,但玻璃并沒有碎。

  從視頻中展示中的情況來看,瑞德·阿蘭的分析還是有點道理的,玻璃板的移動幅度明顯很大。

  你怎么看?

  One more thing…

  還有一個問題值得大家關注,這車在中國吃得開嗎?

  從大家對車型的反映中來看,還真會有不少人愿意掏錢買車。

  但能夠開進城嗎?

  要看國家規定了,在中國各地的政策并不一樣。許多城市都要求,如果皮卡進城要采取貼反光條等措施。

△圖源:微博網友@陳不好玩V

圖源:微博網友@陳不好玩V

  在河北等地,現在政策逐漸放寬了進城限制。在北京這樣的一線城市,皮卡則有更嚴格的限行措施。

  就算你有京牌,也只能在23:00-6:00之間進入城區,其他時間都不能駛入北京五環。

  但按照規定,從2018年起,北京的皮卡車將享受和乘用車同樣的待遇,車身上也不用貼反光條和車門噴漆標識。

  更為關鍵的是,現在皮卡不用搖號就能上京牌,也成了很多人的折中選擇,并帶動了銷量:

  有調查數據顯示,北京皮卡在2019年的累計銷量同比增長了452.8%。

  但是,就算你喜歡特斯拉的皮卡,估計還要等幾年。

  官方預定頁面顯示,Cybertruck在2021年底開始生產,最貴的三電機全驅車型,到2022年底才開始生產。

  按照馬斯克經常重新定義時間的習慣,到時候能不能交付恐怕沒那么樂觀……

  參考鏈接:

  https://www.wired.com/story/a-physics-analysis-of-teslas-shattered-cybertruck-windows/

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