解读交通事故报道中的物理知识

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1、解读交通事故报道中的物理知识解读交通事故报道中的物理知识陈 建南通高等师范学校 226006随着社会经济的发展，汽车成为百姓生活、生产、运输不可缺少的工具。随之而来的是交通事故频频发生，汽车已成为当今世界非疾病的第一杀手。汽车发明以来，全世界约有 2500 万人因车祸而丧生。实际汽车交通事故是一个复杂的物理过程，但事故中涉及的诸如急刹、侧滑、侧翻、碰撞等都可以从物理视角加以分析。本文列举一些交通事故的新闻报道分析其中涉及的物理知识。1 刹车痕长度问题【报道】今日清晨，滨河东路与水西关街交叉口发生车祸，树倒车翻，一辆本田车上 3 人不同程度受伤据目测，从刹车痕起至翻车处足有百米长。处理此事的交警

2、称，此车祸可能是因车速过快引起。【分析】发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间。我国交通管理部门把反应时间定为 0.75 秒，同时指出“特殊情况可以用1 秒或再长点时间计算” 。在驾驶员反应时间之内，机动车可认为处于匀速直线运动状态。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这叫制动距离。制动过程中做匀减速运动，由牛顿运动定律可知其加速度大小为，与汽车质量无关，取决于汽车轮胎与地面的动摩擦因数(可由事故处理ag手册中查得 )。由运动学知识制动距离为，即车辆遗留在路面上2222vvsag的刹车印

3、痕的长度与开始刹车时速度平方成正比。利用刹车痕长度可算出事故车辆刹车前的速度，这是分析交通事故的一个重要依据，报道中的交警正是由此推测事故原因的。分析公路上行驶的车辆必须保持一定的距离、高速公路限速等问题时所依据的物理模型同样是先作匀速直线运动，后作匀减速直线运动。2 散落物问题【报道】在现场这名女子的两只鞋散落在双黄线的两侧。在距离尸体50 多米远的地方，警方发现了肇事车辆的玻璃碎片和散落物。警方推测，肇事车辆当时的速度很快，肇事后逃离了现场。【分析】根据汽车上的散落物计算车速要运用平抛运动规律。车辆相撞时，车速急剧下降，由于惯性力的作用，汽车上的泥土、前照灯罩、后视镜、前挡风玻璃等将脱离车

4、身，以相撞时的汽车速度，按抛物线轨迹被抛向前方，落在车前某一位置上。这些散落物对于事故责任的认定具有重要的作用。汽车发生碰撞后，车上物 A、B 从车上以平抛方式落下，竖直方向自由落体时间为。因 A、B 物高度不同，它们落地过程2htg的时间不同，时间差为(其中 h1、h2分别是散落物 A、B 在车1222hhtgg 上时候的离地高度)，设 A、B 被水平抛出散落在事故现场路面上沿公路方向上的水平距离为L，则碰撞瞬间车辆的速度。可见，要知道碰撞瞬间车辆的速度，12124.922LLLvthhhh gg只要测量出事故现场的L、h1、h2三个量即可。正是中219 . 4hhLv国汽车驾驶员杂志曾给出

5、的计算碰撞瞬间车辆速度的公式。3 安全带问题【报道】车祸当时，许玮伦搭乘助理林怡 Ap 驾驶的车辆南下，坐车MiniCooper 车尾扭曲变形，乘客座血迹斑斑据现场消防人员说，许玮伦及助理林怡 Ap 获救时，两人都未系上安全带，许玮伦头部重创且满脸是血，已无意识，林怡 Ap 则意识清楚。【分析】当在紧急情况下刹车时，要使乘员在坐位上与车一起停下来，必须有一个与汽车运动方向相反的力作用在乘员身上。由动量定理：，其中F为作用在乘员身上的力，为初速度，为末速度。0tFtmvmv0v0tv 假设汽车行驶的速度为，驾驶员的质量为 60kg，汽车在 2s 内停下来，90/km h可计算出 (负号表示力的方

6、向与汽车运动方向相反)，F 大大超出了750FN 车座对驾驶员的摩擦力。如果忽略摩擦力，由于惯性驾驶员在极短的时间内可AB视做匀速直线运动；与此同时，由于汽车紧急制动做匀减速直线运动。假设驾驶员与挡风玻璃间的距离为 0.5m,不难算出开始制动后，如果不对驾驶员施加作用力的话，在汽车制动后经过 0.28s，驾驶员就会以 25的速度(相当于人/m s从 10 层楼跳下落地时速度)撞在挡风玻璃上，这时作用在驾驶员头部的力不但强大，而且空间分布极不均匀。如果发生的是撞车一类的车祸，汽车从运动到静止，经历的时间更短，危险性更大。若驾乘人员系好安全带，其向前的运动被安全带减速，最后由于安全带的弹性而又回到

7、原位上，比不系安全带所受伤害要小得多。研究表明，现今质量合乎要求的安全带可使伤亡率降低到 43%-52%，如果没有安全带速度为时的碰撞也会发生伤亡。20/km h4 道路设计问题【报道】长沙距离湖南省政府 2 公里的一所居民住宅，两个月内 8 起车祸，6 次汽车破门而入；房主张建云逐级请求政府整改该路段，一直未果。如今，这户居民家还在上演公路“百慕大”悲剧长沙理工大学公路工程学院周晖老师到现场察看后认为，这个丁字路口发生车祸是必然的。主要原因在于，这个丁字路口是“反超高”状况，转弯的地方外低内高，与转弯时力学要求的设置相悖。此外，这个路口正处在一个低洼地，无论从哪个方向转弯，两个方向的合成坡度

8、都过大；车从湘府西路来，路况好，车速会比较快，而转弯到新开铺路时，路面突然变窄，司机一不留神，车子很容易冲向路对面的房子【分析】汽车转弯时，所需向心力与弯道半径成反比，与速度的平方成正比。转弯过程中，汽车的受力情况比较复杂，对车辆的操控要求也相应较高，这是曲线路段交通事故发生率比直线路段高的力学原因。通常，为了提高弯道的通过速度，设计规范要求弯道上必须设置外高内低的横向超高(工程上称为“曲线超高”)，以利用汽车自重分量来提供部分向心力。设汽车速度较高时，汽车受沿路面向下的摩擦力,令路面对车的支持力为fN，则：2 cossinmvfNRcossin0NfmgfNNfmg由式得：tan 1tanv

9、Rg 对上式做一个简单的测算：设弯道半径为 60m，超高横坡坡度为 8%，轮胎与沥青路面在正常情况下和雨天时所对应的摩擦因数分别为 0.6、0.4，可以得出两种天气情况下临界侧滑速度分别为 74、61；如果有 8%的反1km h1km h超高，作类似分析可得对应的临界侧滑速度分别为 61、49。由此1km h1km h可见， “曲线超高”对临界速度的影响是十分明显的，报道中为下坡连接弯道又是反超高，实际行驶速度很容易达到或超过临界速度而造成事故。5 爆胎问题【报道】20 日傍晚，一辆卡车从沪宁高速驶进市区至大栅门附近时，突然一声闷响，随即浓烟弥漫，卡车摇摇晃晃停在路边，只见右后方轮胎已经瘪掉；

10、21日下午，接近南京三桥的地段，一辆满载 16 人的轻型客车突然爆胎，所幸周围没有其他车辆，司机及时把住方向盘；就在附近，另一辆卡车因为爆胎车上货物整体倾斜，不能继续行驶，只得就地卸货。气温升高轮胎内的气压增大，加上现在超载的现象仍很普遍，给了轮胎超负荷的压力，超载并高速行驶的卡车就很容易爆胎。【分析】汽车在行驶中，轮胎与地面接触面的前后两端反复地高频率地做着被弯曲和拉直的运动，同时外胎与内胎间、轮胎与轮圈间以及轮胎与路面间的摩擦也要生热，致使轮胎温度上升。由于橡胶是不良导热材料，故长时间的高速运转，轮胎的温度会越来越高（且内胎温度高于外胎） 。轮胎温度升高，导致胎内气压同步升高（根据查理定律可知，体积不变时，一定质量的气体的压强，跟热力学温度成正比） 。高温会使轮胎材料的力学性能下降，爆胎事故就很容易发生。超载、超速、轮胎气压不合安全要求以及连续行车时间过长、气温高、路面不平等都是造成汽车爆胎的不可忽视的因素。预防爆胎必须降低轮胎温度、控制轮胎气压。在影响行驶中的汽车轮胎温度、压强的众多因素中，有效控制连续行驶时间、行驶速度、轮胎气压和载重是行车安全的重要保证。