【汽车碰撞易变形?那是为了保护你】每升汽油大约蕴含56兆焦的化学能 , 这比相同数量的TNT爆炸后所产生的能量还要多 , 并且足够供一个烤箱工作一整天 。 汽车工作原理是通过燃烧汽油将化学能转化为运动汽车的动能 , 尽管有近80%在发动机中成为热量损失掉 。 不过 , 5600万焦耳的20%还是很多的焦耳…
这里给大家一个‘汽油到车'转换的直接感知 , 大约5茶匙的汽油可将2吨汽车加速到60公里每小时 , 并且每分钟需要大约三分之一杯的汽油来使你保持在这样的速度 。 这可能听起来不算很多的燃料 , 但一辆以时速60公里行驶的汽车 , 其能量相当于一头大象或剑龙从三层楼高的建筑上掉下来 。
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为了让汽车停止 , 所有的这些能量必定转化为其它形式 。 如果刹车将车停止 , 它们通过摩擦生热来耗散能量 。 在撞车的情况下 , 能量耗散是通过汽车外部金属的弯曲和挤压 。 就像平稳制动要好于急刹车一样 , 汽车针对碰撞时的挤压进行了精心设计 , 通过延长冲击的持续时间 , 停车过程中的加速度就不会太强烈 。 在很短时间内经历巨大的加速度 , 不利于软性的人类大脑和脏腑 。
然而 , 人们不喜欢开着车头很长的汽车 , 所以大多数汽车只有大约50厘米的可压碎空间 , 来耗散相当于剑龙从三层楼上掉下来的能量 。 这意味着在挤压过程中 , 车头需要提供大约航天飞机主发动机推力1/4的阻力 。 超过一半的可控挤压承载于连接前保险杠与车身的一对钢轨 , 它能弯曲形变来吸收能量并让车子减速 。 其余的大部分的能量(在理想的情况下则是全部) , 则会被车头其它金属结构件的形变而吸收 。 这种精心设计过的破坏允许撞击中的汽车 , 能以很高但合理且稳定的速率进行减速 , 仅稍高于战斗机飞行员或在离心机训练中宇航员所承受的加速度 。
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作为比较 , 如果汽车的刚性很高(就像1950年代之前的汽车一样)并且不会发生挤压 , 那样汽车很快就会停下来 , 届时车内乘客所承受的加速度将是战斗机飞行员训练时的15倍 , 这对内脏而言显然不好 。 幸好工程师知道在制造汽车之时 , 要在刚性安全的车身外面包围上脆脆的撞击缓冲区 , 因为全刚性汽车对战斗机飞行员或其他任何人都不是好事 , 除非是机器人 。
在汽车研发和改善汽车碰撞性能中 , 应用到了很多复杂的物理学和工程学 。 各种汽车部件的精心设计非常重要 , 不管你有什么样的车子 , 车身上炫酷的大凹痕和变形不只是美学问题 , 它们也可能是安全隐患 。
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