大小車撞車的物理分析

其實大小車撞車的主要過程用高中物理就能清楚地給出答案。

大家在爭論中都提到,現在車的安全設計都能讓車體在碰撞中被壓縮,從而達到吸收能量保護乘客的目的。碰撞測試也顯示大車和小車在撞牆時幾乎是一樣安全。可是經常又有人說大車比小車要安全的多。到底是怎麽回事呢?是物理原理隻是書本理想條件,還是測試過程太簡單,或者日常經驗的直觀感覺不真實?

其實問題用物理大致分析起來很簡單。就是兩件事,(1)兩輛車相撞動量守恒,(2)兩輛車的動能和不守恒。注意啊,不時能量不守恒。而是動能和不守恒,應為部分的動能被轉變成其他能量了。假設車都是安全設計的,碰撞可以用近似為完全非彈性碰撞(就像兩砣泥摔到一起)。

這樣問題就很清楚了:

(1)車直接撞牆的例子

這個必較簡單。假設車頭被壓縮吸收能量,那麽碰撞後的速度是0。不管大車小車的減速過程是近似的,主要由結構的壓縮變形速度決定。各家設計優化後的結果應該都還不錯(不然過不了關)。所以碰撞測試的結果都近似。

(2)大車小車對撞的例子

比如兩輛車,一輛是大SUV,重6000 lbs,一輛是小Sedan,重2000 lbs。分別速度都是45邁迎頭撞。假設車頭都被壓縮吸收能量(即近似為完全非彈性碰撞,象兩砣泥一樣),那麽碰撞後的速度是多少呢?動量守恒啊,所以是22.5邁(就是 (6000 * 45 - 2000 * 45) / (6000 + 2000) )。

但是注意了,這個22.5邁是沿大車原來的方向。也就是說大車是從45邁減到22.5邁,變了22.5邁。小車是從45邁變成反方向22.5邁,變了67.5邁。近似的說,大車相當於以22.5邁速度撞上一堵牆停下來(應該沒有大礙,現在的車15邁以下撞都不會有任何損害)。小車相當於以67.5邁速度撞上一堵牆停下來(這個就不是一個小撞了)。

所以理論,測試,和實際經驗都一致了。結果很清楚:

(1)從物理原理可以說明撞牆結果近似的車,對撞的時候重的還是占很大優勢;
(2)現實生活中,車車相撞的事故應該比車牆相撞的事故更常見;
(3)重車在車車相撞中占很大優勢(或者說更安全);
(4)如果你開小車,請小心駕駛,盡量避免和別的車碰撞(不得已盡量撞牆);
(5)如果你開大車,請小心駕駛(因為你有一個更大的武器)。

所有跟帖: 

少有的精辟, 俺再碼個有關司機的,就全乎了 -原野青蛙- 給 原野青蛙 發送悄悄話 原野青蛙 的博客首頁 (0 bytes) () 12/06/2012 postreply 14:33:54

再多加一句 -曲肱而枕- 給 曲肱而枕 發送悄悄話 曲肱而枕 的博客首頁 (541 bytes) () 12/06/2012 postreply 16:07:05

車撞牆的例子,值得仔細分析。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 12/06/2012 postreply 16:41:45

問題問得很在點子上。其實也很簡單。 -曲肱而枕- 給 曲肱而枕 發送悄悄話 曲肱而枕 的博客首頁 (673 bytes) () 12/06/2012 postreply 17:21:13

非也。對牆而撞,大車和小車是不一樣的。等我寫一篇分析。 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 12/06/2012 postreply 17:37:49

你說的我也同意。不知大小車,即使同樣大的車也會不一樣。我在原文中說的是 -曲肱而枕- 給 曲肱而枕 發送悄悄話 曲肱而枕 的博客首頁 (352 bytes) () 12/06/2012 postreply 21:40:45

我明白你的意思,隻是要再進一步分析 -TBz- 給 TBz 發送悄悄話 TBz 的博客首頁 (0 bytes) () 12/06/2012 postreply 22:38:33

車撞車,完全非彈性碰撞的假設似乎不妥 -biglow- 給 biglow 發送悄悄話 biglow 的博客首頁 (206 bytes) () 12/07/2012 postreply 07:16:13

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