科普:50KM/H两车对撞VS单车50KM/H速度撞车,哪个受伤重?
发过长帖子的同学可能知道,汽车之家帖子题目不能长于30个字,很多同学看了题目就回,正文基本没看,请看清内容再回复。
补充说明:
看了这么多同学的回复,发现很多同学完全不能理解动量,只能理解动能(看来高三物理中动能,动量,势能,热能的转化关系没有搞明白)试图用动能守恒来解释这一现象。那么在这里我先证明一下动能在这里不守恒,不适用,想用动能守恒反驳我的同学先证明动能守恒,再阐述你们的观点。还有一些同学可能连动能也不懂,只懂相对速度,认为相对速度变成100KM,相撞肯定更严重。这是感性的认识,没有数学公式来证明,是站不住脚的。这就好比当年伽利略向世界宣布,形状相同,大小不同的两个铁球,从同一高度坠落,同时落地,世人没有一个相信他的。感性的认识不是科学,有正确的也有错误的,好了废话不多说,开始证明。
证明动能不守恒:
案例1中,车A动能=0.5MVV,车B动能=0.5MVV,总动能=0.5MVV+0.5MVV=MVV,相撞后两车静止(撞一瞬间两车肯定反弹,但反弹速度相对于50KM的速度来说很小,暂时忽略)。静止的两车,动能为0,所以动能不守恒。
下面是帖子正文:
最近回复了一位同学的事故帖,大意就是此同学当时开车开快了撞到别的车了,两车速度都有50多,这得相当于100的速度撞击啊,好危险。
我回了一句:两车对撞,速度均为50,和一车以50的速度撞静止的物体效果是一样的。
此话引来大量车友反驳,客气点的呢,说这是不对的,应该跟100撞静止的是一样的;不客气的呢,说我中学物理没学好。不过好在也有10%的车友支持我这一观点。在此,我以我这粗浅的物理学知识给大家解释一下:
首先,要把条件统一标准:两辆相同型号的汽车,对撞角度相同(你不能说小车撞大车,重心不一样你要是钻人家车底下你当然是要被KO的)
案例1:两车各以50KM/H的速度正面对撞
案例2:一车以50KM/H的速度撞击停止在路上的相同型号的汽车(假设此汽车被固定在地面上,做为静止物体)
汽车受损由什么决定,速度吗?不全是,应该是动量和相撞时间。即Ft=ΔVM (F:汽车受到的冲力,t撞击接触时间,M:汽车质量,ΔV:撞击前后速度差),我们假设撞车完成后,两车都停在原地。请大家再看看,无论案例1还是2,由于相撞后汽车都停在原地,因此ΔVM是相同的,即两辆汽车动量从VM变为0。所以汽车的Ft=VM是相同的。
有人可能会问,为什么汽车撞墙,或者撞大货车,汽车受损那么严重,你不是说ΔVM是固定的吗?咱们再来看看公式左边Ft,整理一下公式变为F=ΔVM/t。当ΔVM固定的时候,这里起关键作用的就是t。t越小,F越大,冲击力越大。大家不是经常讨论美国那个什么碰撞试验吗?那就是汽车以40英里的速度撞钢性物体(此物体几乎不发生形变,撞击时间最短,即t最小)。当t非常小的时候,F就非常大,汽车受到的损失才大。所以即使是相同的速度撞一个物体,这个物体的“软硬”程度决定了汽车的受损程度。“软硬”程度咱们只能意会,不能言传,但科学是可以解释一切物理现象的,因此动量定理里的t其实就是“软硬”程度。撞越硬的东西,t越小,相反,撞软的东西,t就大。所以即使同样的速度撞,撞击时间t不同,汽车受损程度也不同。无论案例1还是案例2,都是相同的汽车撞击,因为撞击的材料相同,汽车受力及角度相同,最后停止时间t也基本相同。
提一句日本车的“吸能”原理。大家知道日本车相对轻一些,皮也薄。软的东西撞上其它物体,撞击的接触时间会长一些(咱们的肉眼自然感觉不到),用上面的公式来理解一下日本车的“吸能”原理:汽车受损严重程度F=ΔVM/t,速度一定的情况下,日本车M小(能小一点算一点),刚才我说了因为软所以t会大一些,所以F会小一些。你可别理解成F小了日本车应该看起来没那么严重,我只是说整个ΔVM/t小了,具体车成什么样子了,这是结构上的事情。当然所有事情有一利基本必有一弊,当撞击太严重的时候,车受不了较大的冲力导致力量传递到驾驶仓内,方向盘把人兑死了也是正常现象。所以日本车的“吸能"是在一定撞击的前提之下的,的确在物理学上是正确的。
而法拉利、兰博基尼的吸能则是另一个原理,首先车材料不一样,这些跑车为了追求性能大量使用碳纤维材料降低车重(车身材料不一样前面的对撞原理不能拿法拉利和普通轿车分析,那样法拉利必败),当这种豪华车遇到事故的时候往往车体惨不忍睹,但驾驶员经常受伤并不严重。最近有两例豪华车撞车事故:一例北京法拉利机场高速事故(撞隔离带),法拉利不成样了,人也死了,像这种不要命的开法,航天材料做的车也救不了你;咱们说一定速度以内的事故。另一例是合肥兰博基尼逆行撞公交车,这个案例比较能说明问题,兰博基尼车体受到撞击后大量解体,地上碎片一地,驾驶员竟然豪发未伤。这是豪华车的设计理念:豪车车主一般都是集千万财富于一身,命远比钱重要。(当然我不是说普通人命就不重要,但咱们社会底层的老百姓,有时候命就只值几十万,还没人家一辆车贵),当发生事故的时候,首先考虑保护人,所以车子适当解体,带走大量冲击力,保护人的安全。