1、引言
网上流传着一张图片,图片讲述的是小米新一代SU7发布会提及了这样一个概念,即两辆车以每小时60千米的速度相互碰撞,碰撞为50%偏置,相对速度达到每小时120千米,此时碰撞能量是标准工况下的1.44倍。图片上面的文字,存在一些专业性内容,尤其是关于什么是标准工况这方面,普通大众无法知悉。
网传图片依据网传的现场表述,有这样的情况:存在50%的偏置,是60km/h车对车正面碰撞,且两辆车速度都是60km/h,相对时速为120km/h,这相当于一辆车以120km/h撞到墙上,该碰撞能量是标准车子工况的1.44倍,实际上速度越快碰撞能量越大。现场的这种表述,使得人不得不对自己接受的九年义务教育产生怀疑,并发出疑问:时速60的车,怎么会比时速120的车撞的能量更大呢?难道物理学不存在了吗?
2、碰撞的力学
同学们于中学阶段就已学过理想化的碰撞,依据能量是否守恒来划分,可分为弹性碰撞、非弹性碰撞以及完全非弹性碰撞。当中,对于弹性碰撞而言,其动量与能量都是守恒的,非弹性碰撞则是动量守恒但能量并不守恒,完全非弹性碰撞是动量守恒且两者会黏在一起。
理想碰撞
按照动量跟动能的有关公式,便能计算出碰撞之后各自的速度。自然,这里运用的全都算是理想化模型,也就是质点模型,不去考虑其形状,更加不去考虑其实际变形。
设定两个相同的小球,将其以每小时六十千米的速度进行弹性碰撞,碰撞过后各自展现的速度依旧是每小时六十千米,只是速度的方向产生了一百八十度的巨大转折,把前进方向当作正,那么碰撞之后的速度是负的每小时六十千米。同样的道理,要是有一个小球以每小时一百二十千米的速度去撞击一个质量相同而为静止状态的小球,那么这两者的运动状态就会发生互换,就如同上面所提到的那个动图那样。
3、相对速度与能量
这个具代表性事例的关键要点,在于紧紧把握住了“相对速度”这个在高中物理起始的前几章便会构建起来的经典观念。从运动学的层面予以考量,当我们针对两车碰撞的激烈程度展开探讨时,参考系的选取具有极其重要的意义。要是我们将其中一辆车当作参考系,那么所观察到的另一辆车的速度,便是两车速度的矢量之和。
其中一种情景是对向碰撞,两辆车朝着互相相反的方向前行,各自的速度是每小时六十千米,它们的相对速度就是每小时一百二十千米;另有第二种情形,某一辆车以每小时一百二十千米冲着静止不动的墙撞去,它的相对速度同样是每小时一百二十千米。尽管它们的绝对速度存在差异,然而以车本身作为参考系来看,两者互相靠近的速度同样是每小时一百二十千米。在不把物体变形纳入考虑范围的条件之下,两者在极短瞬间承受的冲击所产生的效果在本质层面呈现出同等性。
该图片可能由AI生成
两车相撞,相对速度至关重要
然而,相对速度等同的情形下,两种状况里的能量却有着极大差异。其一为对向碰撞,总动能是3600m。其二是哪种碰撞,总动能是7200m ,此为第一种总能量的2倍。这意味着,以120km/h的速度撞向静止所成的墙,所蕴含的能量,是以60km/h的速度对向相撞所蕴含能量的2倍。
动能表达式

再有,第一种情形下的总动能是经由两辆车来分摊的,平均而言一辆车所承受的动能仅仅1800m,它是第二种情形的四分之一。如此巨大的能量差值,便决定了以120km/h的速度朝着静止的墙撞上去的惨烈状况。
4、偏置碰撞与防撞设计
照片里网传的“50%偏置”几个大字,到底是什么意思呀?在车辆测试当中,50%的偏置是这种情况,两辆车正面相对、互相撞击,然而前进方向并非在同一条直线上,而是存在50%的重合区域。偏置碰撞相较于面对面的100%碰撞,情形要更为严重,主要原因和车辆结构有关,特别是前面的防撞设计。
50%偏置碰撞
在车辆前方全都具备防撞结构,其主要构成是防撞梁与吸能盒,于其中,防撞梁横置于正前方位置,这儿是撞击最初发生之处,随后便是两端的吸能盒,紧接着出现纵向的梁,撞击所产生的力与能量,自防撞梁起始依次往后进行传递,由这个结构便能够知晓,要是出现100%的撞击情形,防撞梁的设计将会全面发挥作用,从而能够更具成效地保护车内的乘客,然而要是发生50%的偏置撞击,仅有一半的防撞设计会产生作用,车内乘客所处状况将会更为危险。
防撞结构
关于撞击是不是偏置,这和它的动能并没有直接的关联关系。这情形就如同地震,地震所具有的能量是由其震级来决定的,然而地震所造成的破坏影响却是和地面的具体状况存在关系的。尽管偏置撞击时能量保持不变了,可是其产生的破坏性变得更大了。
5、1.44倍究竟是什么
由前面的剖析能够晓得,朝着整体的层面来看,第二种工况的能量是第一种工况呈现出的两倍;要是从单个车的角度去考量,第二种工况的能量是第一种工况的四倍。图传的一点四倍究竟是从哪里产生的呢?实际上,答案依旧在图当中:是标准工况。
标准工况是重点
标准工况并非这里所说的第一种工况,也绝非第二种工况。存在这样一种解释:“标准工况”所指的是100 km/h撞墙,此速度在真实事故统计里常被用作参考,不过在标准测试中较为少见,在此种前提下,标准工况的能量为5000m。如此一来,第一种工况的能量是标准工况的0.72,第二种工况的能量是标准工况的1.44。
倘若存在这样一种解释,那个时候,汽车企业在计算行驶速度为每小时六十千米时两车相互碰撞的情况,不正确地选用的居然是相对速度每小时一百二十千米来计算总的能量,进而得出了错误的结论。
假定1.44这个数据是精准的,那么也能够反向推断出标准工况的速度。当两车对撞时时速为60,其总能量是3600m,用3600m除以1.44,得出标准工况的总能量是2500m,进而得出标准工况的撞击速度大概是70.7km/h也就是单车撞墙的绝对速度,将这样的速度当作标准工况其可能性几乎为零。
若按照两车对撞情况来计算,那么这两者之间的对撞速度是50km/h,此速度恰好与C-NCAP / Euro NCAP的正面100%重叠刚性墙碰撞速度相契合。所以,大胆进行一番猜测,那所谓的标准工况便是指两车以50km/h的速度相互对撞。
6、总结
网上所传的图片之中的内容,其自身不存在任何问题,并且绝对不会违背物理方面的定律;现场所进行的解说,要是真的仔细去探究起来,同样是找不出任何毛病的。然而这样的一种表达方式,的确容易使得人产生误解。此处的重点在于标准工况,经过分析,我们揣测出标准工况乃是两车以50km/h的速度相互对撞的工况,而并非图片里所呈现的那两种工况。
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