ビデオ: ブレーキに対する「フリントストーン」アプローチの何が問題なのか

フリントストーンを見たことのある人なら、おそらくフレッドの石器時代の車のユニークなブレーキ機構を知っているでしょう。私はいつも、車を止めようと足を地面に引きずるテクニックは芸術的自由の問題だと思っていました。先週、このビデオが登場するまでは。これは、物理学の知識が少しあれば、ブレーキが故障したこのミシガン州のドライバーが「フリントストーンテクニック」を使って町を横断しようとするのを防げたかもしれないという、実世界の優れた例を示しています。そして、彼は今年のダーウィン賞の候補になるかもしれません。

これが良い考えではないことがまだ明らかでなければ、簡単な物理学を適用してその理由を正確に説明してみましょう。これを分析する方法はいくつかありますが、ここではエネルギーと仕事の概念を使用します。基本的に、運動エネルギー（

）は、ブレーキをかける前に車が持っている仕事（

) は車の摩擦によって行われます。停止するには:

地元紙によると、欠陥のあるトラックの運転手は時速 40 マイル (約 18 メートル/秒) で走行していたとのことです。通常、この速度で走行する車両の制動距離は約 80 フィート (24 メートル) です。この種のトラックの標準的な質量が約 2,100 キログラムであると仮定すると、上記の式から必要な制動力を求めることができます。

スーパーマンでないドライバーは、地面に 3200 ポンドの力をかけることはできません。そこで、通常の人間の力を想定して、トラックが減速して停止するまでにどのくらいの距離が必要かを計算してみましょう。地面に静止している物体は、その物体の重量に等しい力を地面にかけます (

）。しかし、この男性は足をトラックの側面から出しているので、アスファルトに押し込むのがはるかに難しくなります。体重の約 4 分の 1 の力で押し下げることができると推定しましょう。彼の体重が 200 ポンドの場合、これは 50 ポンド、つまり 225 N の力になります。また、彼の足とアスファルトの間の摩擦力 (F) は、彼が押し下げる力 (N) と、ゴムでできていると仮定する彼の靴の底と舗装の間の「動摩擦係数」(μ) によって決まることもわかっています。

ゴムとアスファルトの間のμは0.5から0.8の間で変化します。値を0.7と仮定しましょう。したがって、停止距離を求めると次のようになります。

彼が地面に対して全力で 200 ポンド、つまり 900 ニュートンの力を発揮すれば、状況は改善されるかもしれません。その場合:

しかし、足首と膝にかかるトルクの大きさを考えると、それは問題のある提案となるかもしれない。

明らかにこのドライバー（および彼の影響範囲内の全員）は、赤信号、一時停止標識、その他の交通障害物を通り抜けて渋滞を抜けたので幸運だった。しかし、基本的な物理学の知識が少しあれば、ミシガン州の裁判所への出頭や投獄、そして世間の嘲笑を避けられたかもしれない。覚えておいてほしいのは、友人は友人にブレーキなしで運転させないということだ。

最後に、もし興味があれば、自動車のブレーキがこれほどうまく機能するのは、油圧の素晴らしい原理のおかげです。閉じ込められた流体内では圧力はどこでも同じなので（パスカルの原理）、小さな力を加えると（

) をシステムの一方の端の小さな領域 (ブレーキ ペダルの後ろのブレーキ ライン) に注入すると、もう一方の端でははるかに大きな力が加わり、ブレーキ パッドに接触する領域が大幅に拡大します。