微信号:qqtech

介绍:只供应最有营养的科技大餐!

时速4000公里,这的确不是科幻,这是科盲

2017-09-06 12:00 新闻理科生

点击上方“腾讯科技”,选择“置顶公众号”

关键时刻,第一时间送达


来源 / 量子学派(ID:quantumschool)

文 / 新闻理科生

内容经授权转载发布


时速4000公里是什么概念?


歼10战机的1.5倍;

声音空气传播速度的3倍;

DAP92式手枪子弹速度4倍;

现有先进民航客机速度的5倍;

正在运行的高速动车速度的10倍。

 

如果坐上高速飞行列车,北京到上海,只需30分钟。


上午约个女网友,当天早上出发两人能喝个咖啡。

 

消息一出,马上引发十八路诸候的各种骄傲放纵。


当然也有质疑:又是熟悉的套路,全是为了那点科研经费。


一开始还以为是谣言,后来到“中国航天科工”微博上看了下,的确是官方发布的消息。


到底是满嘴跑火车,还是科学家在实证梦想。


无关立场,从技术角度来讨论这个问题。


加速度问题


所有人工高速行驶工具,必须考虑加速度问题。


排除物理约束,加速段最少得5分钟,减速段还得5分钟,瞬间上4000公里?中国航天科工的哪位领导不要命了,要不让领导先坐。


有些人坐个过山车都会坐出心脏病来呢,那普通人能承受多大的加速度呢?


人体的胸腔保护着心脏免受撞击的伤害,它的保护功能在现代科学技术的发展下却日趋脆弱。在达到一定程度的加速度时,胸腔也根本起不到保护的作用。


横向加速会因为对人体施加不对称力而对人体造成伤害。根据《大众科学》最近刊载的一项研究表明,14个g的加速度可以让人的器官分离,而2.7到7.6个g的加速度可以让人昏迷。以普通人对加速度的承受力(舒适度感觉),超过1.2G就非常不舒服。


那贴地飞车从0到4000Km/H,加速度是多少?人体结构能否承受,我们来计算一下一个最简单的加速度的问题~


题目:以京港线为例,从北京到香港约2000公里,所花时间60分钟,中间设立3站,也就是每站15分钟,每站15分钟包括启动和制动时间。计算在启动和制动期间的火车加速度。




等加速度五个公式,每个公式都取其中四个量来运算:(其中Vo^2=初速平方,以此类推)


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

Vt=Vo+at

S=(Vo+Vt)*t/2

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

 

我们可以计算出加速度大概是1.6G。


很大一部分人的心脏可能受不了,还是让尊敬的领导先坐吧。


对于这一点的物理学置疑,飞行列车项目技术负责人毛凯也解释到:飞车在加速时将按照人体承受能力,加速度不能太高,一直加速到巡航速度(或最高速度),减速也是一样。


可见这的确是个问题。


地球曲率问题


此次谈到的真空管磁悬浮,其实在2010年媒体就报道出来,当初说的是10万公里每小时,院士们显然连地球曲率都没考虑进去!也是服了。多年以后降低至2万公里,今年降到4000千公里,明年的数据,等到明年再说吧。


为什么要考虑地球曲率,举个例子,北京到香港并不是一个标准水平面,北京的纬度是北纬39°54’,香港的纬度是北纬22°18’,跨过了纬度17°36’,这是一条弧度不小的曲线了,志玲姐姐的臀部曲线都达不到这个水平。


平面曲线的曲率是密切圆的曲率半径的倒数,空间曲面的曲率更加复杂。用切西瓜打个比方,在西瓜上选定一个点,垂直西瓜曲面切下去,切出来的切口曲线的曲率,就是西瓜曲面上该点的曲率。然而你在对准该点的时候,可以让刀面顺着西瓜花纹或横着西瓜花纹等等,所切出来的切口曲线也就不一样,曲率也就不一样,所以曲面某个点上的曲率有两个主曲率。


回到火车铁轨上。水平不倾斜的弯曲铁轨,就是一个平面,选定铁轨面上任意一点垂直切下,无论刀面方向怎样,切口都是直线,即曲率为零。而倾斜的弯曲铁轨,是倒立的圆台的侧面,选定铁轨面上任意一点垂直切下,切口是直线,曲率为零,刀面横着枕木,切口是曲线,曲率为正。




两个城市之间有这么大的曲率,而速度这么快,需要很大的转弯半径,线路必须几乎呈直线布局,非常困难。飞车每时每刻都在产生巨大的离心力,如果不考虑这一点,搞不定就飞出了太阳系。4000km/h都快跟上地壳曲率啊,而且必须沿着地表跑,曲率一旦转不过来,直接钻透地壳里了。


关于安全

有点心慌慌


虽然有生之年可能都坐不上这飞车,但大家还是表达了自己的担忧。

观点1:时速4000公里,每秒1111m,只要路的任何地方修歪了1cm,自己撞死也就算了,不要祸害路边的花花草草啊。

观点2:原谅我想的却是这要是翻车了,都不知道自己掉在哪个城市。


高速飞行列车的安全的确非常重要,出了事就是一枚巨型洲际导弹。
 
利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力,通过磁悬浮减小摩擦阻力,这也是为何称为飞行列车的原因,因为磁悬浮可以让列车离地飞行。骤停真的是一个难以想象的可怕问题,它的速度可是超过了4倍子弹,地球上有什么物理能挡得住这一击。另外,真空中车体不允许发生一丁点破损,人体无法承受体内外巨大的压力差。人类历尽千难万苦,攻破了超音速飞行难题,但是“音障”后面又遇到意想不到的“热障”难题。而飞行列车还有更多值得担忧的技术问题,无论是电磁驱动还是巨型场所的封闭真空,若想商业应用还有很长的路要走。如果科学界把它当作一个技术高标,每个人都必须尊重这种豪情,但如果只是为了科研话题搬出“一带一路”来进行忽悠的话,那还是先让忧郁的350码的高铁提升到400码,这个比较实在。

再说了,速度那么快干嘛,花这么多钱,屁股还没坐热就要下车,太不划算了。




Ps.:马斯克提出1200公里/小时的“超级高铁项目”和中国航天科工提出的4000公里/小时的“高速飞行列车”。你觉得这两个项目谁更靠谱一些,如果有望实现,你最担心的问题是什么?


想看更多网友回答或者参与互动,请点击下方“阅读原文”参与企鹅问答↓↓↓



 
腾讯科技 更多文章 7点见 | 小米6亮银版92488元成功拍卖;iPhone 8 256GB版被曝售价11 00后CEO:我要做一家伟大企业,阿里算半个,小米算三分之一个 首批iPhone 8会被黄牛炒到多少钱?网友:2万不是事儿! 7点见 | 董明珠:格力手机没有失败;央行等7部委紧急叫停ICO;谷歌正在北京组建AI团队 刘强东秀英文:我看重品质 5年内超越阿里巴巴
猜您喜欢 六百字读懂 Git 有了Jenkins,为啥还需要一个独立的部署系统? 春运抢票技巧:手速不足网速来补 广告节评奖的那点事儿 滴滴出行iOS客户端架构演进之路