現代社會交通便利

我們只要一台汽車就可以前往各地旅遊

然而馬路如虎口

只要一個閃神就有可能發生車禍

而車禍的發生

是一件大家都不想要遇到的事情

除了會造成身體受傷之外

家人也會非常悲傷

不過有個有趣的統計資料顯示

如果車禍發生時車上有乘客

可以降低駕駛的受傷程度

這是為什麼呢？

其實這個跟我們學到的碰撞

是有關係的喔

不過

在回答這個問題之前

我們先來看一些碰撞的情況吧

我們先想像

有兩台質量一模一樣的碰碰車發生碰撞

請問怎麼樣的碰撞能夠讓車上的乘客

感受到最劇烈的搖晃呢？

一、兩台車的速度大小皆為v

方向皆向右

二、其中一台車的速度以v向右前進

另一台則為靜止

三、兩台車的速度大小皆為v

但方向相反

我們知道乘客要有最劇烈的感受

就是受到的力要最大

而此時產生的加速度也會最大

我們來分析一下這三種情況的加速度吧

第一種情況其實不會發生碰撞

兩台碰碰車會繼續以速度v向右前進

畫成V-t圖就會看到兩個水平線

且速度沒有變化

所以加速度為零

我們再來看看第二種情況

其中一台車子以速度v前進

經過一段時間之後會撞到靜止的車

畫成V-t圖後

會看到藍車的速度變化為0減v等於負v

而紅車的速度變化則為v減0等於v

最後我們來看看第三種情況

兩台車子的速度皆為v

方向相反

經過一段時間之後會發生對撞

而藍色車子在對撞之後

速度變成負v

速度變化為負v減v等於負2v

紅色車子在對撞之後速度則變為v

速度變化為v減負v等於2v

所以一起比較三種情況

我們就會發現第三種情況的速度變化最大

為2v

所以碰撞之後乘客的感受會最劇烈

在這裡我們可以發現速度變化

取決於一開始兩台車子的速度差

當一開始的速度差越大時

則碰撞之後的速度變化會越大

當我們知道碰撞的速度變化

跟一開始的速度差有關之後

我們來考慮另一個情況

不同質量的車子的碰撞

我們回想一下

在高速公路上發生事故

如果是大車撞小車

小車會受到比較大的破壞

這是為什麼呢？

其實這也可以用我們之前學到的

碰撞公式來解釋喔

我們知道

如果兩台車的質量一樣

碰撞後兩車的速度跟質心速度的差是一樣的

因此兩車速度變化的大小會都是相同的

如果兩車的質量不一樣

則碰撞之後

速度跟質心速度的差會與質量成反比

也就是大車的速度變化會比較小

而小車的速度變化會比較大

所以當我們改變碰撞時兩車的質量

質量比跟著改變

車子的速度變化也就會跟著改變囉

最後我們來看看一開始的問題吧

為什麼車禍發生時車上有乘客

可以降低駕駛的受傷程度呢？

這個我們可以從剛剛的分析知道

如果兩車的質量相同

假設都是1500公斤

駕駛為80公斤

則質量比會是1580比上1580

速度都為v

方向相反

我們可以看到碰撞之後

兩車會往反方向彈開

而速度變化為2v

但如果這個時候

其中一台車增加一個乘客會發生什麼事呢？

原本的汽車加上駕駛的質量為1580公斤

假設乘客的質量也是80公斤

則兩車的質量比會變成1580比上1660

在碰撞後

會看到比較重的藍車速度變化小於2v

我們也可以再精確的計算一下實際的速度變化

可以發現結果是2v乘上0.97

等於小了百分之三

因為速度變化較原本的小

所以車禍發生時車上有乘客

與沒有乘客的情況相比

反而可以降低駕駛的受傷程度喔

最後讓我們來複習一下

今天所學到的內容吧

碰撞後的速度變化

與一開始的速度差、質量比有關

速度差越大

碰撞後的速度變化越大

而質量差距越大

質量小的速度變化越大

想一想

街舞舞者有些動作是從空中躍下

他們要怎麼讓身體的傷害降到最低呢？

傷害的造成也跟所受的力大小有關喔

思考一下

要怎麼把力降到最小呢？

歡迎留言分享你的想法

我們下次見囉

bye bye