（精選）用高中物理知識分析汽車碰撞理論

1、從吸能說起看汽車碰撞理論分析 汽車碰撞的理論分析，具有高中物理知識的就可以看懂！ 當(dāng)前汽車的碰撞實驗的一個陷阱就是：不同車型都是對著質(zhì)量和強度都是無限大的被撞物沖擊。然后以此作為證據(jù)，來證明自己汽車的安全性其實是差不多的，這是極端錯誤的。 舉個例子：拿雞蛋對著鍋臺碰，你可以發(fā)現(xiàn)所有的雞蛋碎了，而且都碎得差不多，于是可以得出雞蛋的安全性都差不多?？墒悄隳脙蓚€雞蛋對碰呢，結(jié)果是一邊損壞一半嗎？ 錯！你會發(fā)現(xiàn)，一定只有一個雞蛋碎了，同時另一個完好無損！ 問題出現(xiàn)了：為什么對著鍋臺碰都差不多，但是雞蛋之間對碰卻永遠只有一個碎了？這個實驗結(jié)果與汽車碰撞有關(guān)系嗎？ 原因就在于：當(dāng)結(jié)構(gòu)開始潰敗時，剛度會急劇

2、降低。讓我們仔細看一下雞蛋碰撞的過程吧！1，兩個雞蛋開始碰撞一瞬間，結(jié)構(gòu)都是完好的，剛性都是最大；2，隨著碰撞的繼續(xù)，力量越來越大，于是其中一個剛性較弱的結(jié)構(gòu)開始潰??；3，不幸發(fā)生了，開始潰敗的結(jié)構(gòu)剛度急劇降低，于是，開始潰敗就意味著它永遠潰敗，于是所有的能量都被先潰敗的一只雞蛋吸走了。 我們在看看汽車之間的碰撞吧（撞鍋臺，大家的結(jié)果當(dāng)然都一樣?。?。1，開始，兩車的結(jié)構(gòu)都是完好的，都在以剛性對剛性；2，隨著碰撞的繼續(xù)，力量越來越大，于是剛性較弱的A車的結(jié)構(gòu)開始潰敗，大家熟知的碰撞吸能區(qū)開始工作；3，不幸再次發(fā)生，因為結(jié)構(gòu)變形，A車的結(jié)構(gòu)剛度反而更急劇降低，于是開始不停的"變形、吸能&

3、quot;；4，在A車的吸能區(qū)潰縮到剛性的駕駛倉結(jié)構(gòu)之前，另一車的主要結(jié)構(gòu)保持剛性，吸能區(qū)不工作。結(jié)論：兩車對碰，其中一個剛度較低的，吸能區(qū)結(jié)構(gòu)將先潰敗并導(dǎo)致剛度降 低，最終將承受所有形變，并吸收絕大部分的碰撞能量。 這就是為什么你總可以看到，兩車碰撞時，往往一車的結(jié)構(gòu)幾乎完好無損，另一車已經(jīng)是稀哩嘩啦拖去大修！ 回到最近一個一直很熱的話題：鋼板的厚度對安全性有影響嗎？答案不僅是肯定的，而且大得超出你的想象：鋼板薄20不是意味著安全性下降20或者損失增大20， 而是意味著你的吸能區(qū)將先對手而工作，并將持續(xù)工作到被更硬的東西頂住（可能是你的駕駛艙）， 并承擔(dān)幾乎全部的碰撞形變損失！ 總結(jié)：在車與

4、車的碰撞中，輸家通吃。所以一個拿汽車的剛度開玩笑的車廠，它根本不在乎你的生命。 你永遠不能在碰撞實驗中看到，不同車型之間的碰撞。因為哪怕就弱那么一 點，結(jié)果就是零和一的區(qū)別！太慘了！看到就沒人買了！ 附：一些特殊例子的解釋： 一，輕微碰撞，兩車的車燈都碎了。解釋：強度高的車燈先碰碎了強度低的車燈，但是在繼續(xù)的過程中，被后面強度更高的金屬杠撞碎。所以在碰撞的瞬間，還是只有一個破碎！ 二，中等碰撞，B車防撞杠有輕微痕跡，A車嚴(yán)重變形。解釋：塑膠防撞杠彈性大，所以實際上兩車的吸能區(qū)的前杠直接隔著杠相抵。強度高的那個吸能區(qū)不變形，強度低的那個吸能區(qū)變形后，導(dǎo)致較嚴(yán)重的嚴(yán)重損壞。 三，猛烈碰撞，兩車的吸

5、能區(qū)都潰敗了。解釋：1，剛度低的A車吸能區(qū)先潰敗退縮，一直到被剛性很強的駕駛艙結(jié)構(gòu)抵住。2，如果還有能量，B車車頭吸能區(qū)不敵A車駕駛艙，也開始潰敗吸能。3，最后如果還有能量，兩車駕駛倉結(jié)構(gòu)直接碰撞。聰明的你應(yīng)該可以看出，剛度高的B車駕駛員在緩沖兩次后才發(fā)生駕駛艙的直接碰撞，你希望是在那個車?yán)锩妫?四，吸能區(qū)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多了，哪是雞蛋可以比的。解釋：結(jié)構(gòu)的完整性是剛度的最重要保證。越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)一旦開始潰散，剛性消失的越快。 這就是為什么日本車和歐洲車碰撞的時候，日本車就是個活動的棺材 補充一些： 知道嗎，其實在兩車相撞時，你自己才是最大的殺手，或者說是你自己的慣性將你撞散的。舉個極端的例子，2個同

6、樣大小的球體，一個是石頭另一個是木頭制成，在迎面向碰時，碰撞的結(jié)果是木質(zhì)球向相反的方向運動，而石質(zhì)球則保持原先的軌跡，但減速運動，同時根據(jù)物理公式可以得到以下結(jié)論： 1、兩球碰撞初期有各自的速度，但相對速度是相同的，從矢量上來看方向相反。 2、在碰撞的瞬間，相互傳遞各自的能量。 3、碰撞結(jié)束后，根據(jù)能量守恒定律，除了產(chǎn)生的熱量外，全部轉(zhuǎn)化成各自的動能，其結(jié)果是木球反向運動，速度上如不考慮方向，大于原先木質(zhì)球自身的速度，而小于兩球的相對速度；石球則保持原來運動方向，速度小于原石球自身速度。從上面的例子（雖然是彈性正碰，但也足以說明問題）可以看出，兩個物體相撞，質(zhì)量大的物體更能夠保持自有的慣性，從

7、直觀上形容，就是質(zhì)量小的做的是調(diào)頭運動，質(zhì)量大的做的是減速運動，這一點很重要，實際上在車體碰撞時，我們是被自己的慣性撞傷的，而撞擊的力量只與本人的體重和當(dāng)時的撞擊加速度有關(guān)，這里的加速度是負值，從以上的例子可以看出，大車（重車）的乘坐人員的撞擊加速度遠遠低小車（輕車），這就是為什么大家一致公認的歐美車比小日本車安全但在碰撞試驗里又得出截然相反的結(jié)果的原因，你看看美國的老太太都開著通用的皮卡，就知道為什么了。 所以說要想安全系數(shù)更高： 1、開分量大的車，當(dāng)然油耗也高，全當(dāng)買保險了。 2、減肥，降低你的質(zhì)量，這樣可以做小日本的車了，于是乎，我突然明白什么是小日本了！ 對論點的補充，實際上有一個絕對

8、速度和相對速度的問題，我們行駛在路上的車看到的只是各自的車速，這是絕對速度，但兩車相撞的瞬間那可是相對速度，而碰撞試驗做的是絕對速度，即大家的碰撞加速度都視為相同，而實際上，由于車體鋼板強度，車體自身重量的原因，在實際碰撞時，兩車的加速度是不一樣的，這就使得同一個乘坐人員（質(zhì)量相同）坐在兩種不同的車內(nèi)的受力不同，F(xiàn)=ma這個公式大家都知道。在吸能變形的過程中，鋼板強度大質(zhì)量重的車后變形，充分保證了原車的慣性，可以將質(zhì)量輕的車當(dāng)成一個彈簧，重車此時是撞在彈簧上，考慮到輕車的變形后重車開始變形吸能，從原理上似乎兩車同樣向?qū)ψ龅氖菑椥耘鲎玻鋵嵅蝗?，由于輕車的能量在碰撞的過程中迅速消耗，也就是我們

9、說的慣性小，當(dāng)重車還沒有完全吸能變形完畢，輕車的碰撞殘能已經(jīng)不能夠使得重車的緩沖區(qū)繼續(xù)變形了，此時產(chǎn)生了質(zhì)的變化，重車的殘能量將輕車反推，使得輕車作了短暫的后退運動，此時對于重車而言還是相當(dāng)于頂在一個彈簧上繼續(xù)瀉能，直到兩車停止，而輕車因為已無變形，在掉頭瞬間的臨界速度，對于輕車來說其絕對速度為零，在此過程中可以看出輕車車體的加速度遠遠大于重車，我這里指的是車體，這就意味著同樣質(zhì)量的乘員，輕車上的乘員的自身慣性撞擊力要遠遠大于重車。 這就使碰撞試驗和實際撞車的不同，碰撞試驗時兩車從初速度到停止完全相 同，因此只要誰的緩沖區(qū)做得好就能得到高分，這是小日本的長處，但在實際撞車時，總的停止時間遠遠大

10、于輕車并且是逐漸減速，而輕車在碰撞中途就已經(jīng)完全停止并作反向運動，所以從兩車的運動軌跡來看，重車的撞擊加速度（實際上是反向加速度）要遠遠小于輕車，這就是誤區(qū)。 例子: 當(dāng)兩車相撞時假設(shè)車子都是50KM/h，日本車重1000KG，德國寶馬2000KG， 用物理中的動量來算一下。P=MV。 P(日)1000x5050000 P(寶馬)2000x50100000 設(shè)寶馬方向為正方向！ 根據(jù)動量守恒定理：動量是矢量（有正負方向之分），一個系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。 此時該系統(tǒng)的總動量是向?qū)汃R開的方向，為1000005000050000。（正方向）沒有形變 假設(shè)撞擊后不存

11、在形變，兩車貼在一起，該系統(tǒng)的總動量仍為50000， PMV，V=P/（M(日)M(寶馬)）50000/300016.666666.約為17KM/h(正方 向),由于兩車貼在一起向?qū)汃R方向運動，所以寶馬車的速度改變了50-17=33KM/h,而日 本車改變了50+1767KM/h, 自己看看哪個駕駛員受的速度改變大？存在形變但車子都會有吸能措施，所以撞完后都會彈開并且停下，彈開總共分5種情況 1.寶馬車不動，日本車后退（就是所有彈力都給了日本車，在上面沒有形變情況的基礎(chǔ)上，兩個駕駛員受的改變更大） 2.日本車不動，寶馬車后退（不符合物理學(xué)的定理,能量守恒） 3.兩車同時向?qū)汃R車原方向運動 a.

12、寶馬車慢，日本車快（日本車駕駛員受的改變比沒有形變的情況更為可怕） b.一樣快（類似沒有形變的情況） c.寶馬車快，日本車慢（想想看也不可能，最起碼也應(yīng)該是一樣，就是緊貼在一起） 4.兩車分別向原先各自的反方向運動 a.日本車退的快（肯定，能量守恒就決定了） b.寶馬車退的快（不符合物理學(xué)的定理） c.兩車退的一樣快（也不可能，因為彈開的力的能量是固定的，但兩車質(zhì)量不一樣，所以根據(jù)能量守恒車重的動得慢，車輕的動得快，也就是a情況） 5.兩車同時向日本車原方向運動（這已經(jīng)不符合物理學(xué)的定理！日本車方向是負方向，初始總系統(tǒng)的方向是正方向） 所以不管怎樣，都是車重的駕駛員受的速度改變要小于車輕的!（去看看火車撞汽車，汽車撞自行車，就連摩托撞自行車也能說明車重好） 再說一點，日本車的吸能區(qū)一般情況要先于寶馬車工作，那時它的工作是吸收兩車的能量，所以駕駛室變形的話肯定是日本車先! 總結(jié)： 1.車碰車，更硬的車更安全。 2.如果車的硬度(結(jié)構(gòu)強度，剛性)都一樣，那么車重的會把車輕的"撞開"，重量比越大輕車受到的沖擊力越大。 日本車從來不提安全性這個賣點（不然