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2017年9月19日星期二

時速4000公裏,自媒體:這的確不是科幻,這是科盲

時速4000公裏是什麼概念?殲10戰機的1.5倍;聲音空氣傳播速度的3倍;DAP92式手槍子彈速度4倍;現有先進民航客機速度的5倍;正在運行的高速動車速度的10倍。如果坐上高速飛行列車,北京到上海,隻需30分鍾。上午約個女網友,當天早上出發兩人能喝個咖啡。消息一出,馬上引發十八路諸候的各種驕傲放縱。

(原標題:時速4000公裏,這的確不是科幻,這是科盲)

原創/新聞理科生

當然也有質疑:又是熟悉的套路,全是為了那點科研經費。

一開始還以為是謠言,後來到"中國航天科工"微博上看了下,的確是官方發布的消息。

到底是滿嘴跑火車,還是科學家在實證夢想。

無關立場,從技術角度來討論這個問題。

01加速度問題

所有人工高速行駛工具,必須考慮加速度問題。

排除物理約束,加速段最少得5分鍾,減速段還得5分鍾,瞬間上4000公裏?

有些人坐個過山車都會坐出心髒病來呢,那普通人能承受多大的加速度呢?

人體的胸腔保護著心髒免受撞擊的傷害,它的保護功能在現代科學技術的發展下卻日趨脆弱。在達到一定程度的加速度時,胸腔也根本起不到保護的作用。

橫向加速會因為對人體施加不對稱力而對人體造成傷害。根據《大眾科學》最近刊載的一項研究表明,14個g的加速度可以讓人的器官分離,而2.7到7.6個g的加速度可以讓人昏迷。以普通人對加速度的承受力(舒適度感覺),超過1.2G就非常不舒服。

那貼地飛車從0到4000Km/H,加速度是多少?人體結構能否承受,我們來計算一下一個最簡單的加速度的問題~

題目:以京港線為例,從北京到香港約2000公裏,所花時間60分鍾,中間設立3站,也就是每站15分鍾,每站15分鍾包括啟動和製動時間。計算在啟動和製動期間的火車加速度。

等加速度五個公式,每個公式都取其中四個量來運算:(其中Vo^2=初速平方,以此類推)

S=Vt^2+a(t^2)/2

Vt=Vo+at

S=(Vo+Vt)*t/2

Vt^2=(Vo^2)+ 2aS

我們可以計算出加速度大概是1.6G。

很大一部分人的心髒可能受不了,還是讓尊敬的領導先坐吧。

對於這一點的物理學置疑,飛行列車項目技術負責人毛凱也解釋到:飛車在加速時將按照人體承受能力,加速度不能太高,一直加速到巡航速度(或最高速度),減速也是一樣。

可見這的確是個問題。

02地球曲率問題

此次談到的真空管磁懸浮,其實在2010年媒體就報道出來,當初說的是10萬公裏每小時,院士們顯然連地球曲率都沒考慮進去!也是服了。多年以後降低至2萬公裏,今年降到4000千公裏,明年的數據,等到明年再說吧。

為什麼要考慮地球曲率,舉個例子,北京到香港並不是一個標準水平麵,北京的緯度是北緯39°54',香港的緯度是北緯22°18',跨過了緯度17°36',這是一條弧度不小的曲線了,誌玲姐姐的臀部曲線都達不到這個水平。

平麵曲線的曲率是密切圓的曲率半徑的倒數,空間曲麵的曲率更加複雜。用切西瓜打個比方,在西瓜上選定一個點,垂直西瓜曲麵切下去,切出來的切口曲線的曲率,就是西瓜曲麵上該點的曲率。然而你在對準該點的時候,可以讓刀麵順著西瓜花紋或橫著西瓜花紋等等,所切出來的切口曲線也就不一樣,曲率也就不一樣,所以曲麵某個點上的曲率有兩個主曲率。

回到火車鐵軌上。水平不傾斜的彎曲鐵軌,就是一個平麵,選定鐵軌麵上任意一點垂直切下,無論刀麵方向怎樣,切口都是直線,即曲率為零。而傾斜的彎曲鐵軌,是倒立的圓台的側麵,選定鐵軌麵上任意一點垂直切下,切口是直線,曲率為零,刀麵橫著枕木,切口是曲線,曲率為正。

兩個城市之間有這麼大的曲率,而速度這麼快,需要很大的轉彎半徑,線路必須幾乎呈直線布局,非常困難。飛車每時每刻都在產生巨大的離心力,如果不考慮這一點,搞不定就飛出了太陽係。4000km/h都快跟上地殼曲率啊,而且必須沿著地表跑,曲率一旦轉不過來,直接鑽透地殼裏了。

03關於安全  有點心慌慌

雖然有生之年可能都坐不上這飛車,但大家還是表達了自己的擔憂。

觀點1:時速4000公裏,每秒1111m,隻要路的任何地方修歪了1cm,自己撞死也就算了,不要禍害路邊的花花草草啊。

觀點2:原諒我想的卻是這要是翻車了,都不知道自己掉在哪個城市。

高速飛行列車的安全的確非常重要,出了事就是一枚巨型洲際導彈。

利用低真空環境和超聲速外形減小空氣阻力,通過磁懸浮減小摩擦阻力,這也是為何稱為飛行列車的原因,因為磁懸浮可以讓列車離地飛行。驟停真的是一個難以想象的可怕問題,它的速度可是超過了4倍子彈,地球上有什麼物理能擋得住這一擊。另外,真空中車體不允許發生一丁點破損,人體無法承受體內外巨大的壓力差。人類曆盡千難萬苦,攻破了超音速飛行難題,但是"音障"後麵又遇到意想不到的"熱障"難題。而飛行列車還有更多值得擔憂的技術問題,無論是電磁驅動還是巨型場所的封閉真空,若想商業應用還有很長的路要走。如果科學界把它當作一個技術高標,每個人都必須尊重這種豪情,但如果隻是為了科研話題搬出"一帶一路"來進行忽悠的話,那還是先讓憂鬱的350碼的高鐵提升到400碼,這個比較實在。

再說了,速度那麼快幹嘛,花這麼多錢,屁股還沒坐熱就要下車,太不劃算了。

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科普:時速4000公裏,我們承受得起嗎?
不做科盲,時速四千公裏列車真要1.6g的加速度?

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如何看待時速4000公裏,到底誰才是科盲? - 資訊- 小 …

這兩天看到微信公眾號"量子學派"原創的一篇名為《時速4000公裏,這的確不是科幻,這是科盲》的文章,之後在各大平台都有轉載(新浪轉載鏈接:時速4000公裏 ...

1 天前
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2017-9-1
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