استكشاف فيزياء Roadster 2 من Tesla
كشف إيلون ماسك مؤخراً عن Roadster 2 من Tesla التي طال انتظارها، والتي تتميز بقدرات لافتة، منها القدرة على القيادة على جدران عمودية والطيران لفترة قصيرة. ورغم أنها قد لا تكون سيارة طائرة بالكامل، فإن النموذج الأولي يظهر هندسة مثيرة للإعجاب.
وهذا يطرح أسئلة مهمة حول سلامة هذه المركبات وتنظيمها من قبل جهات مثل إدارة الطيران الفيدرالية (Federal Aviation Administration). لكن التركيز هنا ينصب على الفيزياء التي تمكن Roadster 2 من أداء هذه الأعمال الاستثنائية.
القيادة على الأسطح العمودية
تستطيع Roadster 2 القيادة على منحدر دائري والبقاء مقلوبة، بفضل مبادئ الاحتكاك الساكن. عندما يتفاعل سطحان، مثل إطارات مطاطية وطريق، يمنع الاحتكاك الساكن انزلاقهما بالنسبة لبعضهما. وتعتمد قوة الاحتكاك الساكن على القوة العمودية التي تضغط السطحين معاً ومعامل الاحتكاك بينهما.
القوة العمودية تكون متعامدة مع الأسطح المتلامسة، بينما يصف معامل الاحتكاك الساكن المواد المعنية. وبالنسبة للمطاط على الأسفلت، يبلغ هذا المعامل عادة حوالي 0.6. وكلما زاد ميل السطح، خفضت قوة الجاذبية المؤثرة على السيارة القوة العمودية، مما يقلل بدوره أقصى قوة احتكاك متاحة. وهذا يعني أن السيارة التقليدية لا تستطيع القيادة إلا على ميل يصل إلى حوالي 31 درجة قبل أن تنزلق.
للقيادة على جدار عمودي، تزيد Roadster 2 القوة العمودية باستخدام مراوح تنفخ الهواء من تحت السيارة، مما يخلق فرق ضغط يساعدها على الالتصاق بالجدار. وتشير الحسابات إلى أنه للبقاء ملتصقة بسطح عمودي، ستحتاج السيارة إلى توليد ضغط تحت جسمها يبلغ حوالي 86% من الضغط الجوي.
أداء معزز على الطرق
ورغم أن القدرة على البقاء مقلوبة ميزة لافتة، فإنها تعزز أيضاً أداء السيارة على الطرق العادية. فزيادة قوة الاحتكاك تتيح تسارعاً أسرع وانعطافات أكثر حدة وكبحاً محسناً. وقد استخدمت شركات تصنيع السيارات عالية الأداء هذا المبدأ لسنوات، لكن تطبيق Tesla متقدم بشكل خاص.
تسارع غير مسبوق
تدعي Roadster 2 تسارعاً مذهلاً من 0 إلى 60 ميلاً في الساعة في أقل من ثانية واحدة. وتحد قوة الاحتكاك بين الإطارات والطريق من السيارات التقليدية، مما يقيّد التسارع عند حوالي 4.56 ثانية في الظروف المثلى. لكن Roadster 2 تستخدم الهواء المضغوط لتحقيق هذا التسارع السريع، على غرار طريقة عمل الصواريخ.
عند إطلاق الهواء المضغوط، يدفع السيارة إلى الأمام، مما يجسد قانون نيوتن الثالث للحركة: لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. ويتيح هذا المبدأ لـ Roadster 2 تحقيق تسارع يستحيل على المركبات التقليدية.
قدرة طيران محدودة
يُنجز الجانب الطائر من Roadster 2 عبر آلية الهواء المضغوط نفسها، مما يسمح لها بالإقلاع عن الأرض لفترة قصيرة. لكن هذه القدرة محدودة، لأن الدفع الناتج عن الهواء المضغوط يستمر بضع ثوانٍ فقط قبل أن ينخفض الضغط. وهذا يثير مخاوف بشأن جدوى هذه الميزة للطيران الممتد.
إضافة إلى ذلك، فإن التسارع المطلوب للسيارة كي تقفز فوق عوائق، مثل شاحنة، قد ينتج قوى غير مريحة للركاب. وتشير التقديرات إلى أن السيارة قد تتعرض أثناء هذه المناورات لتسارعات تبلغ حوالي 10 g، وهي وإن كانت قابلة للنجاة لفترات قصيرة، فقد تشكل مخاطر على الركاب.
ومع استمرار Tesla في تطوير Roadster 2، ستحتاج الآثار المترتبة على قدراتها الفريدة إلى المعالجة، لا سيما فيما يتعلق بالسلامة والامتثال التنظيمي.
المصدر: WIRED