车祸轮子飞出去的原理车祸背后的物理与科学

导读汽油的化学能如何转化为行驶中的汽车的动能？当汽车撞上东西并停止行驶时，动能又会流向何方？这期我们就来一起探讨一下吧。每公升汽油大约含有5600万焦耳的化学能....

汽油的化学能如何转化为行驶中的汽车的动能？当汽车撞上东西并停止行驶时，动能又会流向何方？这期我们就来一起探讨一下吧。

每公升汽油大约含有5600万焦耳的化学能，这笔引爆同等质量的TNT（黄色炸药）所释放出的能量还要多（是不是很惊讶），又或者足够让一台烤面包机连续运作一整天，我们的汽车就是靠着燃烧汽油来把其中的化学能来转换成车子的动能，尽管几乎八成的能量在这个过程中以热的形式散失掉，但对于5600万焦耳的两成来说剩下的还是很多的。

如果要给一个比较直观对比的话，五茶匙的汽油可以让一台自重两吨的车从静止加速到60千米，而每多出1/3杯就可以让这台车子继续用同样的速度跑一分钟，这可能听起来不是很多，但一辆以60千米每小时前进的车所拥有的能量相当于把一只大象从三层楼高的地方丢下来所产生的能量，而且如果这辆车要停下来，那些能量全部都要跑去别的地方。

那么这些能量都去了哪里呢？如果是刹车让车子停下来，能量会被用来产生热，但如果是碰撞让车子停下来的话，那么能量则会被用来折弯和压扁车子外面的金属。这就好比慢慢的刹车比紧急的刹车我们要感觉舒服很多，车子就是被设计成在我们发生车祸的时候会被压烂来延长受冲击的时间，这样停下来所需要的加速度会比较小。如果在一小段时间里突然受到很大的加速度，对我们来说脆弱的大脑和器官不是很好（是相当的不好）。

如果发生碰撞时我们的车头足够的长，这样我们会受到的冲击更小，然而大家都不喜欢开跟比诺曹的鼻子一样长的车子，所以大部分的车只有大概50~80厘米可以被压缩的空间来吸收跟一只大象从三层楼掉下来一样多的能量，也就是说在整个被压烂和溃缩的过程中，我们的车头相当于承受了1/4宇宙飞船引擎推力的阻力，这个过程中超过一半的力道是由一对连接着保险杠和车身的钢梁弯曲变形之后所吸收，同时让车子减速。剩下的能量大部分是由于车头的其他金属所吸收。

这种精心设计的“破坏”使得一辆出车祸的车能够以虽然大但是尚能够接受的加速度停下来。这稍微比战斗机飞行员或者接受离心训练的宇航员所体会的加速度大一些。换个角度来说，如果车子本身有足够的硬度，而且碰撞的时候不会溃缩（像是1950年代前的车子），它们就会因为停（遭受碰撞）的太快，以至于车内的乘客会体会到相当于战斗机飞行员在接受训练时所感受到的加速度的15倍甚至还要多，这对于车内乘客的身体器官来说绝对不是一个好消息。

但是我们现在的车用通俗的话来说，工程师们已经学会制造酥脆金属皮包裹里面还有着坚硬的金属的车子，毕竟完全坚固的车子对于乘客或者行人来说都是不很不友好的。呃，或许机器人除外。