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发表于 2013-6-6 17:34:22
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用物理知识揭穿专家的谎言
下面，用简单的物理知识来揭穿高铁专家的谎言。
运动物体的质量与速度的乘积，就是该运动物体所具有的动量，用公示表达就是p=mv，单位是公斤•米/秒。
由于高铁的质量远远大于飞鸟的重量，我们可以把高铁的速度加到飞鸟的飞行速度上，而假定高铁是静止的。
有网友在微博上发布消息称，6月2日杭州至北京的高铁G38，在离开镇江南站时，一鸽子撞到了车头。野外飞行的鸽子多为家鸽，这类鸽子成年公鸽约500克，成年母鸽约450克。我们用公鸽质量500克，也就是0.5公斤。静风时家鸽的飞行速度为每小时60～70公里，我们按最高70公里计算，假定高铁以时速300公里的最大商业速度行驶，则此时鸽子的相对飞行速度为70+300=370公里，即每秒103米，鸽子相对高铁的动量为0.5×103=52公斤•米/秒。
如果按照高铁专家所说“1公斤飞鸟以400公里的时速撞击高铁玻璃，玻璃不能受到任何损伤”计算，我们假定高铁是静止的，飞鸟的时速400公里也就是每秒111米，则高铁玻璃能够承受的动量至少是1×111=111公斤•米/秒。
现在问题就出来了，专家称高铁玻璃可以抵抗动量为111公斤•米/秒飞鸟的撞击，而现在一只动量52公斤•米/秒的鸽子碰撞就发生大面积裂痕，专家公布的高铁玻璃强度的数据比真实情况高出了一倍多。
当鸽子撞击高铁玻璃后，动量转化为冲量。冲量等于物体碰撞时的作用力与作用时间之积，即I=Ft，单位与动量相同，也是公斤•米/秒，或写成牛顿•秒。
如果忽略碰撞过程中产生的热能、声能等，我们可以粗略地计算鸽子与高铁玻璃碰撞时的平均冲力。计算时，假定飞鸟与高铁前玻璃以直角碰撞（此时冲量最大）。
成年鸽子体长为295～360毫米，我们取中间值328毫米，也就是0.328米。考虑到鸽子质量与高铁质量相差悬殊，我们可以认为鸽子与高铁碰撞过程中高铁速度不受影响，即整个碰撞过程高铁都是以每小时300公里的速度行驶，也就是每秒83米。
鸽子与高铁玻璃碰撞后变形为扁平状，我们可以把鸽子的身长近似地认为是鸽子与高铁碰撞后变形的距离，这样，我们就可以求出碰撞时间为0.328÷83=0.004秒。
根据动量定理，物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。由于鸽子与高铁玻璃碰撞后黏着在玻璃上，或者脱落，我们假定鸽子碰撞后的动量是零，我们可以得到求解鸽子碰撞高铁玻璃的冲力方程Ft=mv，代入数值的F×0.004=0.5×103，求得F=12875牛顿。
因为1公斤力=9.8牛顿，也就是说，当高铁的以300公里的时速与一只重0.5公斤以70公里的时速飞行的鸽子迎面相撞时，高铁玻璃受到的平均冲力是12875÷9.8=1314公斤力。
同样，如果按照高铁专家所言“1公斤飞鸟以400公里的时速撞击高铁玻璃，玻璃不能受到任何损伤”，参照鸽子的体重体长，我们假定飞鸟的体长为400毫米，即0.4米，如果飞鸟的时速是70公里，则高铁的行驶时速为400-70=330公里，即每秒92米，由此可以求出飞鸟与高铁的撞击时间为0.4÷92=0.0043秒。
同样根据动量定理可得方程F×0.0043=1×111，解方程得F=25814牛顿。也就是说，“1公斤飞鸟以400公里的时速撞击高铁玻璃，玻璃不能受到任何损伤”，此时高铁玻璃承受的平均冲力不应低于25814÷9.8=2634公斤力。
而实际情况是，1314公斤力就把高铁玻璃给撞得大面积破裂，再次证明，高铁专家提供的高铁强度的数据高出实际强度一倍多。
通过以上用简单的物理知识粗略计算可知，中国高铁专家严重虚报了高铁玻璃强度。
高铁玻璃并非专家吹嘘得那样神奇。 |
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发表于 2013-6-6 17:28:19
