F1 賽車手在比賽時身體承受了多大壓力?是否可以計算?

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如果是F1的話,根據各種大道小道的消息,大約在4~5G,那麼再乘上體重,就是具體受的壓力了,準確地說,是向心力。

這個是WEC阿斯頓馬丁98號賽車的遙測浮點圖,雖然不是F1,但也可以做一個借鑒。這是一節比賽的數據積累,設定採樣頻率之後感測器就自動採集數據傳回維修間。比如我設定採樣頻率是100HZ,那麼就是0.01s在這個圖上打一個點。最終形成了這麼多浮點。浮點越密集證明賽車處在這個區間的次數越多,越稀則反之。圖上紅圈裡有一個叉號,就是實時的指示,每0.01s跳一次,指示下一個位置。

這個圖的橫坐標是橫向加速度,中間為0,向左(負值)就是左轉,向右(正值)就是右轉。縱坐標是縱向加速度,同樣中間為0,向上為正,是加速,向下反之。

圖中的四個箭頭是這一節比賽加速度最大值出現的位置,大約比3小一點點,簡單取3。那麼按照車手80KG計算,車手受的壓力就是3*9.82*80=2356.8N,大概就是480斤重物直接壓在身上。98號賽車在上賽的圈速是2分07左右,F1在上海圈速記錄是1分32秒2,所以受力肯定還要更大。這是一個近似計算,實際上從比賽本身來講工程師們也只關注加速度到了多少——這個指標直接說明了輪胎狀態以及車手的操作並直接影響著圈速,至於車手本身受多大力我們不太關心。

以上。


謝邀。
原來的答案完全錯了,今天來改一下。
我們利用牛頓第二定律,F=Ma,假設駕駛者質量為60kg,那麼只需要求最大加速度,分別在直線和彎道上考慮:
1 /直線上時,應在百公里加速階段,一般的F1加速到百公里時速的時間在2.0s左右,因此:
aapprox Delta V/Delta t
   =1.4g
2/曲線上時,我們取一個較小的曲率半徑為R=40m,設賽車手過大彎的最高時速為72km/h(實際開這麼高估計會掛的),由高中物理公式:
aapprox V^2/R=1.0g
而我們需要考慮的是其整體受力,那麼還應該包括縱向上的重力,簡單的合成其加速度,取直線上的加速度為最大,可以得到:
Fapprox sqrt{{Ma} ^2+M^2g^2}approx sqrt{3}Mg
=848.4N
換一個方式來說,他大概需要承受一個自己體重1.7倍大小的力,之前算出來的3000牛太誇張了...3個100斤的大胖子壓著誰受的了。另外,R=40m是從16年浙江高考題里取得,歡迎打臉....
感謝兩位評論者的指正。


瀉藥。不是特懂。簡單分析下,計算需要幾個條件,f=ma=ps知道加速度a,受力面積s,人的體重m,就可以算出p壓強。動態過載往往比穩態大一些,乘個1.5左右就是最大的咯。


高速彎一般承受4.5G的側向加速
但,一般撞車的衝擊力都在20G以上。有人會問,他們不都安全走出賽車了嗎?
今年澳大利亞,阿隆索翻車時46G,容我緩一會兒。
95年阿德萊德,哈基寧上牆,50G+,氣管切開
99年銀石,老頭出事時的衝擊力是56G,腿斷了。
07年加拿大,庫比卡粉碎時75G,腳踝扭傷。
04年美國站,小舒撞牆時78G,腦震蕩。
14年日本站,比安奇沖向吊車時92G,爆頭。


謝邀
首先說一下吧!這個學期剛好在學習理論力學,而且也剛好學到達朗貝爾原理。其實這個問題並不麻煩只要知道了賽車手在比賽時的加速度就可以求解了,可以說用高中的知識就可以大致計算出來結果了。這個問題和實際的工程問題比起來就是簡單的不能再簡單了,所以用高中的足以,而達朗貝爾原理是用來解決實際的工程問題用的,所以看起來會比較麻煩,有興趣的可以自己翻閱資料了解一下。

高中的慣性力
記得高中的慣性力的定義是F=-ma(m為物體質量,a為物體的加速度。這裡的負號表示方向與a相反)。其實就是這一個式子就可以求解這種問題了。賽車手的受力就是-ma,還有重力以及支持力。慣性力不是真正存在的力,那麼怎麼理解它呢?我來舉個例子:(也可以說是高中的題目了,如果覺得這題目太嘮叨,可以直接跳過,跳過後看不懂的可以再回來看看這題目)

火車在平直軌道上以加速度a向左行駛,在車中用細線懸掛一小球,懸線與豎直方向夾角為θ,且相對於火車靜止,如圖示。求θ角?

解法一:(以地面為參考系)
受力分析一下,可以得到:T*cosθ = m*g; T*sinθ = m*a(T是繩子拉力,m是小球質量)
有了這兩個式子就可以把θ求出來了。但是這種題目是一種十分特殊的情況,如果遇到複雜的問題就很難求解,所以我們可以換一下參考系求解。
解法二:(以車為參考系,慣性力的引入)
如果我們以車為參考系的話(就是你人在車裡面看小球),小球的受力和前面所說的是一樣的,受到一個拉力T,一個重力m*g,而且合力也是水平的,也就是合力是不為0的。而你在車裡面看小球,它的靜止的。合力不為0,但是靜止,這樣看來是違背牛頓第二定律的。所以為了彌補在非慣性參考系(就是帶有加速度的參考系,這裡就是車)下,牛二不成立,所以人為引入慣性力,而且慣性力的大小為m*a(m為你再非慣性參考系下觀察的物體的質量,a為非慣性參考系的加速度),方向與a相反。所以如果我們以車為參考系的話,小球就是受到三個力,而不是前面所說的兩個力,三個力為:重力m*g,拉力T以及慣性力F。
所以如果你以車為參考系的話就可以列:T*cosθ = m*g; T*sinθ = F; F = m*a。有了這三個式子就可以求解θ了。

回到正題,賽車手的受力。其實賽車手所受的力就是慣性力,重力還有坐墊給他的支持力。因為賽車手在車的這個非慣性參考系裡面的,所以慣性力為F = m*a(m為賽車手的質量,a為車的加速度),方向與a方向相反。車手在轉彎、加速、減速下都有加速度,測出賽車的加速度大小以及方向,就可以知道慣性力的大小方向,並且我們也知道重力的大小方向,而且車手是相對車靜止的(車手沒有飛出車外),所以慣性力,重力,坐墊的支持力三力平衡。我們要求的壓力其實就是三個力給車手的作用。
結合一下生活,汽車在加速的時候,人為什麼會往後倒?汽車加速時加速度向前,人受到向後的慣性力,所以往後倒。可以說是慣性力推你,所以你往後倒。


你們可能要問:為什麼慣性力不是真正存在的力,還會受到它的作用?這樣說吧!慣性力不是真正存在的力,但是他是有力的作用的,就是說賽車手是會感覺到它的存在的。就像例題中的小球會偏離一個角度一樣,這個可以說是作用等效於受到一個力。
其實慣性力和重力除了形成的原因不同以外,其它特性的幾乎都是差不多的:慣性力和重力一樣是作用在物體的每一點的,可以等效作用於重心,還有很多的特性都可以和重力類比。另外慣性力等於m*a,而重力等於m*g,形式上也是一樣的,而且g叫做重力加速度,a也是加速度

附上@儘管在人能夠忍受的極限加速度是多少?的回答:
人能夠忍受的極限加速度是多少? - 儘管的回答 - 知乎



達朗貝爾原理

前面說的以車為參考系是為了使得複雜的問題的求解變得簡單,但是其實再實際的工程問題裡面,用前面兩種方法都是麻煩的,因為實際問題是有很多的物體的,而且有可能各個物體的加速度的大小方向都不相同,所以我們理論力學有一個達朗貝爾原理,這個原理可以說是分析力學的一個基礎中的基礎吧!也挺好理解的,就是前面所說的慣性力加以擴展而已。達朗貝爾原理再加上虛位移原理以後就會得到動力學的普遍方程(我們這裡只講達朗貝爾原理,如果有興趣的可以去了解一下虛位移原理以及動力學普遍方程)。我們的理論力學的學習是按照靜力學、運動學、動力學這三個方面來學習的,靜力學就是物體平衡下的分析,其實就是受力平衡,只需要傻瓜式的列一下各個方向的合力,然後令其等於0,來求解未知力。到了動力學的篇章里,第一個內容就是達朗貝爾原理。

達朗貝爾原理大致就是:對於任意物理系統,受約束的非自由質點受有主動力F及約束力FN,如果再加上虛構的慣性力FI=-ma,則下式成立:
F+FN+FI=0
即在質點運動的任一時刻,主動力、約束力與慣性力構成平衡力系。所以利用達朗貝爾原理,我們把複雜的動力學問題化為了我們都熟悉的靜力學的問題(達朗貝爾原理又叫動靜法),再來求解就變得十分的簡單了。附上教材上的圖片吧!

結合一下原來的問題就是,利用車手的加速度求出他受到的慣性力FI,主動力就是重力,約束力就是坐墊給他的支持力,然後這問題就很容易求解了。
上面的問題只有一個物體(就是車手),而且加速度也是只有一個(就是車手的加速度)。然而在實際的工程問題裡面,我們要研究多個物體,並且它們的加速度是不一樣的。所以有了多個質點構成質點系下的達朗貝爾原理:

最後附上達朗貝爾:(膜拜一下)

本人還是個本科生,正好最近在學習這個方面的內容,所以把自己對於這類問題的看法寫了下來。有錯誤的話還請各位指出,共同學習,謝謝!
另外祝大家冬至快樂,該吃湯圓的吃湯圓,該吃餃子的吃餃子。


謝邀,個人覺得,需要綜合考慮車速風速阻力,由於未涉及此方面故回答不全面


謝邀,這是個比較簡單的問題。賽車手總共受到三個方向的壓力,兩種摩擦力,一個重力。

首先,豎直方向沒有加速度,壓力於重力平衡,二者相等。mg=N1

其次,賽車轉彎時有壓力與摩擦力f1合力充當向心力。f1+N2=mv∧2 /R

最後,加速度時,摩擦力f2與壓力與合力的數值相等。f2+N3=mg

由於力是矢量,三個矢量相加,得出合壓力。


謝邀!列流體力學方程,1連續方程2動力方程3能量方程


謝邀,感覺應該是得到當時賽道的曲率半徑以及選手的時速,並且考慮地面的摩擦力。用mv^2/r +f=ma計算吧。


比安奇真實收到的重力是254g,一般過彎4個g,剎車5g


如果只考慮加速度的話,根據F=ma就可以計算了,估計也要幾個G


看個人,似乎每個人都不一樣,無法計算吧


3個G


謝。。。謝邀?
肯定是可以計算的,畢竟不存在什麼無法估計的數據
但具體計算嘛。。交給專業的人來吧
第一條回答就答不上來的我感覺莫名尷尬。。。


怎樣讓小鼠承受壓力?


謝邀。沒有接觸過相關領域,抱歉不能提供有價值的專業答案。可以肯定的是會受到壓力,應該在加速、減速及過彎產生加速度的時候對人體產生的壓力,具體情況需根據具體參數分析。


可以計算是肯定的,但是需要考慮的因素太多,作為學渣,要保衛學渣的尊嚴,並不會……


不是搞汽車的,亂答吧。
賽車加速制動轉彎顛簸等會產生不同方向的加速度,也就是「機動過載」,戰鬥機有人駕駛時機動過載可以達到9g(9倍重力加速度),F1的最大過載應該在3g-4g之間,以前看直播比賽時注意到畫面上偶爾會給點加速度計的數值,主要是水平加速度的值,這個指標可以反映過彎的「緩急」。
如果要估算車手除自重外在某個方向上受力的大小,可以用車手體重(kg)乘上對應方向的過載。不過車手受合力大小應該不是重點關注對象,過載(加速度)就可以用來評價比賽表現了,人的耐受力一般也是按過載衡量的。


壓力山大,來自上司的壓力,來自對手的壓力,還有來自自己的壓力。這沒法計算吧?


在小學課本上,曾經學過一篇課文就是,關於F1賽車手的。


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