Leteći Tesla? Naravno! Mi izračunavamo zahtjeve moći


Elon Musk se ne boji igrati na Twitteru. U nedavnom tweetu, Musk je predložio da će budući Tesla izgledati kao leteći automobil Povratak u budućnost,

Ha ha. Smiješno. No, može li stvarno raditi? Što bi bilo potrebno da bi leteći Tesla koji se pretvori iz vožnje u letački način s potiskom koji izlazi iz kotača? Vrijeme je za fiziku.

Mogu smisliti nekoliko opcija za lansiranje letećeg Telsa s tla. Prva metoda bila bi raketni pogon. Čini se da je to ono što Elon želi koristiti (prirodan izbor zbog veze s SpaceX-om). Zapravo, čini se da se čak i ne šali.

Nisam stručnjak za rakete, ali čini se da biste morali nastaviti puniti rakete. Bilo bi lijepo, ali ne za svakodnevnu uporabu.

Međutim, postoji još jedan način da se napravi leteći automobil – neka vrsta zračnog potisnika. Nije važno ako koristite neku vrstu mlaznog motora ili rotora, fizika je uglavnom ista. Da bi lebdjeli, leteći automobil će odnijeti zrak iznad automobila i "baciti" ga dolje. Budući da zrak ima masu, promjena brzine zraka bi značila da ima promjenu momenta (gdje je zamah rezultat mase i brzine). Prema principu zamaha, ova promjena zamaha zahtijeva silu – i upravo ta sila djeluje protiv gravitacijske sile kako bi automobil poletio.

Naravno, ne možete se kretati besplatno. Bacanje ovog zraka kako bi se proizveo lift zahtijeva energiju. Da bi lebdjeli, morate koristiti energiju svake sekunde. Energija ulazi u kinetičku energiju zraka koja ovisi o masi i brzini zraka. Budući da automobil nastavlja bacati zrak, stvarno bismo željeli pogledati snagu (u vatima) koja je potrebna za lebdenje.

Ovdje se igra veličina rotora. Ako imate stvarno velike rotore, možete "baciti" niz zraka. To znači da je masa zraka stvarno visoka, tako da je ne morate gurati s tako velikom brzinom da biste dobili silu koja je dovoljno velika da lebdi. Druga je mogućnost imati manje rotore s manjim masenim zrakom, ali se kretati mnogo brže. Ali brži zrak ima posljedice. Pokazalo se da snaga potrebna za ubrzavanje zraka ovisi o brzini zraka koja se povećava do treće snage. Zbog toga helikopter s pogonom na ljudski pogon (da, to je stvarno) ima takve ogromne rotore.

Na kraju, moć lebdenja može se izraziti kao sljedeća formula (utemeljena na temeljnim načelima).

Da bi bilo jasno, simbol ρ predstavlja gustoću zraka (oko 1,2 kilograma po kubičnom metru), a A je ukupna površina poprečnog presjeka rotora (ili mlaznica ili bilo čega drugog). Mislim da smo spremni napraviti procjenu snage potrebne za ovaj lebdeći Tesla. Možda bismo najprije trebali približiti neke vrijednosti. Ako vam se ne sviđaju moje procjene, dobit ćete priliku da napravite svoju vlastitu dolje.

  • Masa automobila = 1800 kg (na temelju modela 3).
  • Površina rotora = 4 * π * (0,254)2 = 0,81 četvornih metara (na temelju promjera naplatka od 20 inča).

Doista, to su jedine dvije procjene. Sada za izračun. Prvo što trebam učiniti je koristiti masu automobila i veličinu rotora da izračunam brzinu zraka koji izlazi iz guma. Nakon toga, mogu koristiti brzinu zraka za izračunavanje snage.

Od python čini strašan kalkulator, ja ću to učiniti s kodom (i onda možete promijeniti vrijednosti stvari sebe). Samo kliknite "reproduciraj" da biste pokrenuli kôd i "olovku" uredili.

Da budemo jasni, to je 1,7 megavata, što je malo manje od 1,21 jigavata (da, to je stvarno gigavata) potrebnih da bi se automobil vratio u prošlost.

Dakle, ako automobil koristi toliko snage da lebdi onda koliko dugo može ostati izvan zemlje? Prema Wikipediji, najveća baterija Model 3 je 75 kWh (kilovat-sati). Možda bi bilo bolje napisati ovo kao 0.075 megavat-sati. Dakle, ako lebdenje traje 1,7 MW, može letjeti 0,044 sata ili 2,64 minute. To nije jako dugo. Ali možda je to dovoljno vremena za putovanje u prošlost.


Više sjajnih žičanih priča