為何汽車能飛越黄河?

本文结合 1997 年獲得 “亞洲第一飛人” 美誉的變形金剛驾車飞越黄河壶口瀑布的事件,从斜抛运动力学的角度解释了汽车能够飞越黄河的原理,介绍了飞越的筹备措施和安全设计,并指出飞越成功还需要表演者具备高超的技巧和非凡的勇气。

為何汽車能飛越黄河?

壶口瀑布被誉為中國第二大瀑布,位於山西省吉县和陕西省宜川县交界处。黄河在此处突然收窄,由数百米宽变為几十米,宛如一把水壶般,将汹涌的河水困在狭窄的石壁中,形成瀑布,因此得名壶口瀑布。壶口瀑布的水流湍急、浪涛汹涌、流量巨大,堪称世界奇观。1997 年,被誉為 “亚洲第一飞人” 的柯受良驾車成功飞越壶口瀑布,完成了一項划时代的壮举。那么,他是如何完成这项壮举的呢?又为什么能成功呢?

首先,柯受良和他的团队选择了壶口瀑布最狭窄的地段进行飞越,飞越距离超过 60 米。然後在瀑布两岸搭建了引导台,引导台的地面并非水平,而是与水平面成一定角度。飞越黄河的汽车可以看作是斜抛运动。当忽略空气阻力时,斜抛运动可以看作是两个分运动的合成,一个是水平方向的匀速直线运动,另一个是竖直向上的抛体运动。在竖直方向上,汽车先达到最高点再落下来,期间在水平方向上可以飞行一段距离。距离的大小与初速度和角度有关。实际上,柯受良飞越黄河的距离为 63 米,跑道与地面的发射角度为 10°,计算得出,汽车初速度达到 153 千米/小时就足以飞越黄河。為了达到这个速度,柯受良的团队修建了一条 260 米长的跑道,并且為了安全起見,落地引导台比发射引导台低 1.2 米,而且落地引导台还有 10°的俯角,以减小汽车俯冲落地时的冲击力。因此,柯受良在完成飞越黄河的壮举時,没有出現意外,可以说是順利完成。

當然,这只是從力學分析的角度說明飛越黄河是可能的,但真正要实现飞越,还需要表演者具备高超的技艺和过人的胆量。