馬斯克皮卡的防彈玻璃為啥會被鋼球砸碎？物理學(xué)教授：這就是一道高中物理題
乾明 魚羊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI
馬斯克，硅谷鋼鐵俠，全世界最具煽動(dòng)力的企業(yè)家。
旗下公司特斯拉最新電動(dòng)皮卡，一經(jīng)亮相就歡呼一片，傳播到炸，看起來又要重新定義一個(gè)品類。
然而也有網(wǎng)友“提醒”——如今的馬斯克和特斯拉，往往新品發(fā)布猛如虎，真到交付原地杵，交貨時(shí)間和質(zhì)量還得再觀后效。
而且這次電動(dòng)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(xiàn)場演示就尷尬破功。
現(xiàn)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(dāng)場被來了個(gè)double kill。
現(xiàn)場一度非常尷尬。
這個(gè)場面也引起了廣泛討論，有人吐槽質(zhì)量，也有人認(rèn)為可能是失誤。
但也有不少人認(rèn)為，這是不是馬斯克故意進(jìn)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(xué)的物理學(xué)副教授瑞德·阿蘭（Rhett Allain），用物理學(xué)知識進(jìn)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(xué)的物理知識，整個(gè)過程就相當(dāng)于解一道題。
不過在開始分析之前，還是先快速還原下現(xiàn)場~
馬斯克翻車始末
北京時(shí)間周五中午，特斯拉皮卡發(fā)布，名為Cybertruck。
為了展示車窗防彈玻璃強(qiáng)悍的性能，馬斯克大手一揮，讓助理拿著鋼球上場。
對準(zhǔn)車窗砸過去，然后意想不到的一幕發(fā)生了，玻璃應(yīng)聲而碎。
尷尬……剛才測試的時(shí)候，不還是好好的嗎？
在助手上場之前，馬斯克還先進(jìn)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(fā)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(jīng)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(fā)布會。
那為啥防彈玻璃能夠經(jīng)受住高處的自由落體，卻被隨手甩出的鋼球砸爛了？
物理學(xué)分析：和安裝方式有關(guān)
瑞德·阿蘭決定用物理學(xué)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(xiàn)，掉落到玻璃板上的時(shí)間大概是0.267秒。
粗略假設(shè)初速度為0，加速度為g=9.8m/s，根據(jù)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(dāng)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(jù)v^2 = 2gh這個(gè)公式，就可以計(jì)算出鋼球撞向玻璃板時(shí)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(jù)動(dòng)量p = mv，就可以算出鋼球沖擊玻璃板時(shí)的動(dòng)量為15.7kg·m/s。
動(dòng)能K則可以根據(jù)公式K =1/2*m*v^2計(jì)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(xiàn)場到底發(fā)生了什么。
首先需要進(jìn)行一些必要的假設(shè)：
- 工作人員的投擲動(dòng)作，讓鋼球從靜止到達(dá)到最終速度時(shí)，移動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)間約為0.27秒。
因?yàn)榧铀俣炔蛔?，平均速度就等于初始速度和最終速度之和除以2，同時(shí)也等于總路程除以總時(shí)間。
于是就求出了“翻車”現(xiàn)場鋼球砸向車窗玻璃的最終速度是7.4m/s，動(dòng)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(gè)結(jié)果，車窗玻璃應(yīng)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(guān)。
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(shí)，玻璃板的移動(dòng)空間比較大。
△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
假設(shè)在垂直下落測試中，玻璃被撞擊時(shí)移動(dòng)了1厘米，而“翻車”現(xiàn)場，玻璃僅移動(dòng)了0.2厘米。那么根據(jù)公式：
在動(dòng)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(shí)驗(yàn)中玻璃承受的力。
于是，馬斯克“翻車”了。
翻車引熱議，但預(yù)定依舊喜人
“翻車”事件一出，有網(wǎng)友調(diào)侃道：一定是隔壁車廠派來搗亂的。
有人解釋說，可能是發(fā)布前這個(gè)車進(jìn)行了一輪測試，車窗玻璃已經(jīng)受過一輪攻擊了。
但也有不少網(wǎng)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(fā)布會結(jié)束后，特斯拉的股價(jià)也受到了影響，當(dāng)天下跌6%，市值縮水近40億美元。
不僅僅是馬斯克現(xiàn)場翻車，也是因?yàn)檫@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(jù)馬斯克最新發(fā)表的推文，這輛被他稱為未來火星官方用車Cybertruck，已經(jīng)獲得了14.6萬個(gè)訂單，其中17%選擇單電機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)，42%選擇雙電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)，41%選擇三電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)。
它們的續(xù)航距離分別為250英里、300英里和500英里，定價(jià)也分別為39900美元，49900美元和69900美元。
現(xiàn)在預(yù)訂費(fèi)用100刀。以此來算，馬斯克已經(jīng)拿下1460萬美元收入，預(yù)期收入將達(dá)到82.3億美元。
而且，這輛車還有全自動(dòng)駕駛功能可供選擇，但要加7000美元，所以馬斯克到時(shí)候估計(jì)能賺更多。
最后，馬斯克也在Twitter上找了場子，發(fā)了一個(gè)視頻說，發(fā)布會前也進(jìn)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(diǎn)道理的，玻璃板的移動(dòng)幅度明顯很大。
你怎么看？
One more thing…
還有一個(gè)問題值得大家關(guān)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(jìn)城嗎？
要看國家規(guī)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(jìn)城要采取貼反光條等措施。
△圖源：微博網(wǎng)友@陳不好玩V
在河北等地，現(xiàn)在政策逐漸放寬了進(jìn)城限制。在北京這樣的一線城市，皮卡則有更嚴(yán)格的限行措施。
就算你有京牌，也只能在23:00-次日6:00之間進(jìn)入五環(huán)，其他時(shí)間都不能駛?cè)氡本┪瀛h(huán)。
但按照規(guī)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(biāo)識。
更為關(guān)鍵的是，現(xiàn)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(dòng)了銷量：
有調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，北京皮卡在2019年的累計(jì)銷量同比增長了452.8%。
但是，就算你喜歡特斯拉的皮卡，估計(jì)還要等幾年。
官方預(yù)定頁面顯示，Cybertruck在2021年底開始生產(chǎn)，最貴的三電機(jī)全驅(qū)車型，到2022年底才開始生產(chǎn)。
按照馬斯克經(jīng)常重新定義時(shí)間的習(xí)慣，到時(shí)候能不能交付恐怕沒那么樂觀……
