落斜、平路與上斜的撞擊力

2007-02-09 12:15 am
如果同一物件,同樣是以時速 50公里,以落斜、平路和上斜三個方式去撞向另一物件,撞擊力是否落斜的最大,上斜的最小呢?

如果是的話,咁時速 50 公里的落斜撞擊力,會相等於平路相同撞擊力的多少公里呢?請問計算公式如何?

而角度越大,落斜的力度應更大,咁在不同角度的情況,計算公式又是如何呢?

謝謝!
更新1:

如果是汽車,要煞掣以防止撞向另一物件,落斜那部車比平路和上斜的,是否就要花更多時間,即是要更早去煞車呢?公式又是如何計算?

更新2:

首先多謝伊雲的回答。 有一點不太明白,就是關於以下一段: 「問題在於被撞者本身,被撞擊者如果是在上坡,則會因車子的質量增加而縮短了撞擊時間,反而造成較大的破壞。」 或者將問題簡潔一些: 如果被撞物是不動的,假設被撞物是一個安全島,被同一車輛以同速度,以落斜、平路和上斜三個方式撞擊,咁在哪一情形下,安全島的損壞程度是嚴重?

更新3:

修正少少,最後一句應是: 「咁在哪一情形下,安全島的損壞程度是最嚴重呢?」

回答 (1)

2007-02-10 9:08 am
✔ 最佳答案
看過閣下下列的補充才了解問題是關於什麼的,我雖不是物理專家,但可以嘗試作以下分析:

不論是上斜平地或是下坡,如果車子的速度設定是50公里,意思是平地50公里,那麼上斜若要達到50公里,則車子要發動比平地更大的力才能達到此一速度,如果是下坡,情況就剛反。由於車子的速度始終還是50公里,所以車子對被撞擊者所施加的力三者都是一樣。問題在於被撞者本身,被撞擊者如果是在上坡,則會因車子的質量增加而縮短了撞擊時間,反而造成較大的破壞,這是因為根據牛頓定律,質量越大的物體越難被移動。

假設平地的衝擊力是100%,那麼垂直的角度〈90度角〉就是200%,45度角的坡度是150%,30度角的坡度〈如柴灣的「長命斜」〉約是133%。

case1: 再來看看車子,假設是1噸重的普通房車〈1000公斤〉,時速50公里〈秒速近14米〉,假設撞上牆壁,車子速度在撞擊之後會立即變成0,撞擊時間0.01秒,算式是:
1000 x 14 / 0.01 = 1,400,000 牛頓,如果換算成公斤做單位就要再除以9.8,等於約142,857公斤。這種力量,毫無疑問整輛車子都會完全毀掉。

case2: 如果前面撞上的是另一輛車子的車尾,由於被撞車子會向前推,若果撞擊的時間是1秒鐘,算式則是:
1000 x 14 / 1 = 14,000 牛頓,即是近1430公斤。這個衝擊力比剛才少得多,大概只會車頭毀損。

case3: 如果前面撞上的車子是上坡30度角,那麼原本1秒的撞擊時間就會因車子質量的增加而縮短成約0.66秒,代入算式就是:
1000 x 14 / 0.66 = 21,212 牛頓,2165公斤,車子的毀損情況更嚴重。

case4: 下坡30度角的被撞擊者,衝力是1074公斤,為三者中損毀最輕者。

以上是我的個人分析、拙見,如本人有任何錯漏,或完全錯誤,請予以指正。

2007-02-10 01:30:06 補充:
那麼關於煞車所需時間,則是要看車速輪胎的接地面積和摩擦力而定,車子下坡當然需要更長的煞車時間,如上所述,是因為車子質量增加的緣故,計算延長所需的時間如同。

2007-02-11 02:33:16 補充:
或者我之前的回答有少許誤導成份,之前的回答是假設撞擊者處於坡度之上/下,而撞擊者處於平地上。如果兩者處於坡度的位置是一樣,那麼不論是上下坡,車子的損毀程度都是一樣。因為若撞擊者處於同一坡度的話,就要把撞擊者的質量同時考慮進去。上坡時,被撞擊者的質量加大,而撞擊者的質量降低;反過來下坡時,被撞擊者的質量降低,而撞擊者的質量增加,所以結果還是一樣。從另一個角度看,其實是沒有所謂的「撞擊者」和「被撞擊者」的分別,站於「撞擊者」的立場,可將「被撞擊者」視為「撞擊者」,兩者的速度是「相對」的,此謂之「相對速度」。

2007-02-11 02:33:32 補充:
在此花少許時間解釋何謂「撞擊時間」,這是說當A撞上B這一個時間點開始計算,直至A速度被強制為0的這一段緩衝時間。例:A從撞上B的一剎那,再經過兩秒之後,B終於能夠把車子停住,那麼撞擊時間就是2秒鐘。再來回應問題,我猜想那個安全島應該是指置於安全島中心,被固定了的那個標牌。這情況下又不同了,這次由於B是被固定的,因此不需要考量B質量,需要考量的只有A。所以答案是:由於下坡中的A質量比上坡為大,而越難被停止,所造成的損毀就較大了。最後補充,要知衝擊力是否較大,要考慮因素的有三個:A的速度、A的質量、A和B的撞擊時間。

2007-02-12 09:24:43 補充:
↑修正句子,「之前的回答是假設撞擊者處於坡度之上/下」應該是「被撞擊者」。


收錄日期: 2021-04-18 20:06:09
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070208000051KK01693

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