汽車碰撞的物理學(xué)

在車禍期間，能量從車輛轉(zhuǎn)移到它擊中的任何地方，無(wú)論是另一輛車輛還是靜止物體。這種能量轉(zhuǎn)移取決于改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變量，可能會(huì)造成傷害并損壞汽車和財(cái)產(chǎn)。被撞擊的物體將吸收其上的能量推力，或者可能將該能量轉(zhuǎn)移回撞擊它的車輛。專注于力和能量之間的區(qū)別可以幫助解釋所涉及的物理學(xué)。

力：與墻壁碰撞

車禍?zhǔn)桥ｎD運(yùn)動(dòng)定律如何工作的明顯例子。他的第一個(gè)運(yùn)動(dòng)定律，也稱為慣性定律，斷言運(yùn)動(dòng)中的物體將保持運(yùn)動(dòng)，除非外力作用于它。相反，如果一個(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，它將保持靜止?fàn)顟B(tài)，直到不平衡的力量作用于它。

考慮汽車a與靜態(tài)，不可破壞的墻壁碰撞的情況。情況始于汽車A以速度（v）行進(jìn)，并且在與墻壁碰撞時(shí)以0的速度結(jié)束。這種情況的力由Newton'第二運(yùn)動(dòng)定律定義，它使用力的方程等于質(zhì)量時(shí)間加速度。在這種情況下，加速度為（v-0）/t，其中t是汽車A停下來(lái)所需的任何時(shí)間。

汽車在墻壁的方向上施加這種力，但是靜止且不可破壞的墻壁每牛頓'第三運(yùn)動(dòng)定律在汽車上施加相同的力。這種相等的力量是導(dǎo)致汽車在碰撞過(guò)程中手風(fēng)琴的原因。

值得注意的是，這是一個(gè)理想化的模型。在汽車A的情況下，如果它撞入墻壁并立即停止，那將是完全無(wú)彈性的碰撞。由于墻壁根本不會(huì)破裂或移動(dòng)，因此汽車進(jìn)入墻壁的全部力量必須到某個(gè)地方。要么墻太大以至于加速，要么m超過(guò)一個(gè)不可察覺的量，或者它根本不移動(dòng)，在這種情況下，碰撞的力量作用在汽車和整個(gè)星球上，后者顯然是如此巨大，以至于影響可以忽略不計(jì)。

力：與汽車碰撞

在汽車B與汽車C碰撞的情況下，我們有不同的力量考慮。假設(shè)汽車B和汽車C是彼此的完整鏡子（同樣，這是一個(gè)高度理想化的情況），它們會(huì)以完全相同的速度但相反的方向相互碰撞。從保持勢(shì)頭，我們知道他們都必須休息。質(zhì)量是相同的，因此，汽車B和汽車C所經(jīng)歷的精神健康知識(shí)力是相同的，并且也與在前一個(gè)例子中的情況A中作用在汽車上的力相同。

這解釋了碰撞的力量，但問(wèn)題的第二部分是：碰撞中的能量。

Energy

力是矢量量，而動(dòng)能是標(biāo)量，用公式K=0.5mv²計(jì)算。在上述第二種情況下，每輛車在碰撞前都有動(dòng)能K。在碰撞結(jié)束時(shí)，兩輛車都處于靜止?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)的總動(dòng)能為0。

由于這些是非彈性碰撞，動(dòng)能不守恒，但總能量總是守恒的，因此動(dòng)能"損失"在碰撞中必須轉(zhuǎn)換成其他形式，如熱，聲音等。

在第一個(gè)例子中，只有一輛車在移動(dòng)，碰撞過(guò)程中釋放的能量是K。然而，在第二個(gè)例子中，兩輛車在移動(dòng)，所以碰撞過(guò)程中釋放的總能量是2K。所以案例B中的碰撞顯然比崩潰的情況更有能量。

考慮兩種情況之間的主要區(qū)別。在qua粒子，能量和物質(zhì)的水平基本上可以在狀態(tài)之間交換。無(wú)論多么精力充沛，汽車碰撞的物理學(xué)都不會(huì)發(fā)射全新的汽車。

這輛車在兩種情況下都會(huì)經(jīng)歷完全相同的力量。作用于汽車的**力量是由于與另一個(gè)物體碰撞而在短時(shí)間內(nèi)從v突然減速到0速度。

然而，在觀察整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，與兩輛車的情況下的碰撞釋放的能量是與墻壁碰撞的兩倍。它'大聲，更熱，可能更混亂。很可能，汽車已經(jīng)相互融合，碎片隨機(jī)飛行。

這就是物理學(xué)家加速對(duì)撞機(jī)中的粒子研究高能物理學(xué)的原因。碰撞兩束粒子的行為很有用，因?yàn)樵诹Ｗ优鲎仓?，你不?huì)關(guān)心粒子的力（你從來(lái)沒有真正測(cè)量過(guò)）;而是關(guān)心粒子的能量。

粒子加速器加速粒子，但這樣做具有非常真實(shí)的速度限制，這取決于愛因斯坦的光障速度'相對(duì)論。為了從碰撞中擠出一些額外的能量，而不是將近光速粒子束與靜止物體碰撞，**將其與另一個(gè)朝向相反方向的近光速粒子束碰撞。

從粒子's的角度來(lái)看，它們不會(huì)'過(guò)多"破碎更多，"但當(dāng)兩個(gè)粒子碰撞時(shí)，釋放出更多的能量。在粒子碰撞中，這種能量可以采取其他粒子的形式，你從碰撞中拉出的能量越多，粒子就越奇特。