用高中物理知識(shí)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(shí)的就可以看懂！當(dāng)前汽車的碰撞實(shí)驗(yàn)的一個(gè)陷阱就是： 不同車型都是對(duì)著質(zhì)量和強(qiáng)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(shí)是差不多的，這是極端錯(cuò)誤的。舉個(gè)例子： 拿雞蛋對(duì)著鍋臺(tái)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。 可是你拿兩個(gè)雞蛋對(duì)碰呢， 結(jié)果是一邊損壞一半嗎？錯(cuò)！你會(huì)發(fā)現(xiàn)，一定只有一個(gè)雞蛋碎了，同時(shí)另一個(gè)完好無損！問題出現(xiàn)了： 為什么對(duì)著鍋臺(tái)碰都差不多， 但是雞蛋之間對(duì)碰卻永遠(yuǎn)只有一個(gè)碎了？這個(gè)實(shí)驗(yàn)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

2、時(shí)， 剛度會(huì)急劇降低。 讓我們仔細(xì)看一下雞蛋碰撞的過程吧！ 1，兩個(gè)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(gè)剛性較弱的結(jié)構(gòu)開始潰敗； 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(yuǎn)潰敗，于是所有的能量都被先潰敗的一只雞蛋吸走了。我們?cè)诳纯雌囍g的碰撞吧（撞鍋臺(tái)，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(duì)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?yàn)榻Y(jié)構(gòu)變形，A 車的結(jié)構(gòu)剛度反而更急

3、劇降低，于是開始不停的 變形、吸能 ； 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(duì)碰， 其中一個(gè)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(shí)，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(gè)一直很熱的話題： 鋼板的厚度對(duì)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(duì)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

4、全部的碰撞形變損失！總結(jié)： 在車與車的碰撞中， 輸家通吃。 所以一個(gè)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(yuǎn)不能在碰撞實(shí)驗(yàn)中看到， 不同車型之間的碰撞。 因?yàn)槟呐戮腿跄敲匆稽c(diǎn)，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(qiáng)度高的車燈先碰碎了強(qiáng)度低的車燈， 但是在繼續(xù)的過程中， 被后面強(qiáng)度更高的金屬杠撞碎。 所以在碰撞的瞬間，還是只有一個(gè)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(shí)際上兩車的吸能區(qū)的前杠直接隔著杠相抵。 強(qiáng)度高的那個(gè)吸能區(qū)不變形，強(qiáng)度低的那個(gè)吸能區(qū)變形后，導(dǎo)致

5、較嚴(yán)重的嚴(yán)重?fù)p壞。三，猛烈碰撞，兩車的吸能區(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(qiáng)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(gè)車?yán)锩妫∷?，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(shí)候，日本車就是個(gè)活動(dòng)的棺材補(bǔ)充一些：知道嗎， 其實(shí)在兩車相撞時(shí)， 你自己才是最大的殺手，

6、 或者說是你自己的慣性將你撞散的。舉個(gè)極端的例子， 2 個(gè)同樣大小的球體，一個(gè)是石頭另一個(gè)是木頭制成， 在迎面向碰時(shí)， 碰撞的結(jié)果是木質(zhì)球向相反的方向運(yùn)動(dòng)， 而石質(zhì)球則保持原先的軌跡，但減速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)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(duì)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(dòng)能， 其結(jié)果是木球反向運(yùn)動(dòng)， 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(duì)速度； 石球則保持原來運(yùn)動(dòng)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

7、以說明問題）可以看出，兩個(gè)物體相撞， 質(zhì)量大的物體更能夠保持自有的慣性， 從直觀上形容， 就是 質(zhì)量小的做的是調(diào)頭運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量大的做的是減速運(yùn)動(dòng) ，這一點(diǎn)很重要，實(shí)際上在車體碰撞時(shí)，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(shí)的撞擊加速度有關(guān)，這里的加速度是負(fù)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(yuǎn)遠(yuǎn)低小車 （輕車） ， 這就是為什么大家一致公認(rèn)的歐美車比小日本車安全但在碰撞試驗(yàn)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(xiǎn)了。2、減肥，降低你的質(zhì)量，這樣

8、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(duì)論點(diǎn)的補(bǔ)充， 實(shí)際上有一個(gè)絕對(duì)速度和相對(duì)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(duì)速度， 但兩車相撞的瞬間那可是相對(duì)速度，而碰撞試驗(yàn)做的是絕對(duì)速度， 即大家的碰撞加速度都視為相同， 而實(shí)際上， 由于車體鋼板強(qiáng)度， 車體自身重量的原因， 在實(shí)際碰撞時(shí)， 兩車的加速度是不一樣的，這就使得同一個(gè)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=ma這個(gè)公式大家都知道。 在吸能變形的過程中， 鋼板強(qiáng)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(gè)彈簧， 重車此時(shí)是撞在彈簧上，考慮到輕車的變形后重

9、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?但其實(shí)不然， 由于輕車的能量在碰撞的過程中迅速消耗， 也就是我們說的慣性小， 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(shí)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)于重車而言還是相當(dāng)于頂在一個(gè)彈簧上繼續(xù)瀉能，直到兩車停止，而輕車因?yàn)橐褵o變形，在掉頭瞬間的臨界速度，對(duì)于輕車來說其絕對(duì)速度為零， 在此過程中可以看出輕車車體的加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于重車。這就使碰撞試驗(yàn)和實(shí)際

10、撞車的不同， 碰撞試驗(yàn)時(shí)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(shí)際撞車時(shí)， 總的停止時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大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(yùn)動(dòng)， 所以從兩車的運(yùn)動(dòng)軌跡來看， 重車的撞擊加速度 （實(shí)際上 是反向加速度）要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輕車，這就是誤區(qū)。例子 :當(dāng)兩車相撞時(shí)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(dòng)量來算一下。P=MV。P（日）= 1000x50= 50000P（寶馬）=2000x50= 100000設(shè)寶馬方向?yàn)檎较?！根?jù)動(dòng)量守恒定理：動(dòng)量是矢量（有正負(fù)方向之分），一個(gè)系統(tǒng)不

11、受外力或所受外力之和為零, 這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。此時(shí)該系統(tǒng)的總動(dòng)量是向?qū)汃R開的方向，為100000-50000= 500000 （正方向）沒有形變假設(shè)撞擊后不存在形變，兩車貼在一起，該系統(tǒng)的總動(dòng)量仍為50000，P= MV V=P/（M（日）+M（寶馬）=50000/3000 = 16.666666 約為 17KM/h（正方 向 ）, 由于兩車貼在一起向?qū)汃R方向運(yùn)動(dòng)，所以寶馬車的速度改變了50-17=33KM/h,而日本車改變了 50+17= 67KM/h,自己看看哪個(gè)駕駛員受的速度改變大？存在形變但車子都會(huì)有吸能措施， 所 以撞完后都會(huì)彈開并且停下，彈開總共分5 種情況1. 寶馬車不動(dòng)

12、， 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(gè)駕駛員受的改變更大）2. 日本車不動(dòng)，寶馬車后退（不符合物理學(xué)的定理, 能量守恒）3. 兩車同時(shí)向?qū)汃R車原方向運(yùn)動(dòng)a. 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(yùn)動(dòng)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?yàn)閺楅_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(dòng)得慢，車輕的動(dòng)得快，也就是a 情況）5. 兩車同時(shí)向日本車原方向運(yùn)動(dòng) （這已經(jīng)不符合物理學(xué)的定理！ 日本車方向 是負(fù)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(diǎn)， 日本車的吸能區(qū)一般情況要先于寶馬車工作， 那時(shí)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