繫好安全帶再上路─談物理衝量的應用 - 杰師悟理

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繫好安全帶再上路─談物理衝量的應用

2012/02/10 05:50:34瀏覽4449｜回應6｜推薦31

文 /新北市立安康高中朱晉杰（小豬老師）

如果後座不繫安全帶，後座的人可能變成「憤怒鳥」喔！（解答在文末）

對於政府規定的前後座駕駛與乘客均需繫好安全帶再上路的規定，小豬老師是整個百分百的支持，因為這是一個保護大家的德政。

一路慢慢成長，看到台灣的交通立法，一直在進步中，雖然會造成一些約束與困擾，但保護人民生命安全，真的是政府責無旁貸的職責，小豬老師看到了騎機車要戴安全帽，用來保護騎士與乘客的頭部安全，接著看到了車子的前座要繫安全帶，再接著看到兒童座椅的規定，最後欣然看到後座也要繫好安全帶。

真所謂無風不起浪，是什麼事情加速後座要綁安全帶的立法通過呢？最主要是臺中市長夫人邵曉鈴，在之前南下助選，返回台中途中，坐在後座卻因車禍嚴重撞擊，導致左前臂截肢，肋骨也斷裂，脾臟進行多次手術。後來國父孫中山的孫女孫穗芬在台灣車禍重傷，總統馬英九前往探視，孫家人現場向總統建議，希望台灣能立法通過，強制小客車後座乘客要繫安全帶。其實，還有很多的交通事故數字統計，不繫安全帶將會造成更多的傷亡。

政府自2011年8月1日起明令：小客車和小客貨車後座乘客一律強制繫安全帶，執法初期將採口頭勸導，明年2月1日起正式取締，後座成人未繫安全帶，一般道路罰汽車駕駛1500元，國道或快速道路罰3000到6000元；4至12歲兒童宣導期較長，今年8月1日起開罰；乘客搭計程車拒絕繫安全帶，將罰乘客，但4至12歲兒童搭計程車可例外免繫。

可惜的是，剛正式執法沒多久，就延伸了一些風波，如Makiyo毆擊小黃運匠事件，這真的是一種遺憾，不過可以藉此事件來檢視生命教育在臺灣的成效，網路上出現了這張有點諷刺的照片（運將大哥在車身上用電腦割字寫了─請繫安全帶，不繫就算了不要打我）：

從物理學的觀點來看安全帶政策是非常實在的，為什麼安繫好安全帶？其實是為了減輕突如其來的撞擊或煞車所造成的衝力，不管前座或後座都承受一樣的衝力。

據美國公路交通安全局(NHTSA)的一份研究報告顯示，在美國，安全帶平均每年可挽救13000個生命。同時，NHTSA還估計，如果繫好安全帶，7000位遇難者本可以倖免于難。雖然某些情況下安全帶確實也會造成嚴重傷害或死亡，但幾乎所有安全專家都認為繫好安全帶可顯著增加您在事故中的生存機會。據NHTSA估計，安全帶可將前排乘客的死亡風險降低50%。

汽車中的一切物體(包括駕駛員和乘客)都有自己的慣性，且獨立於汽車的慣性。汽車將其乘坐者加速到汽車的速度。假設您以約80公里/小時的速度駕駛。您的速度和車速幾乎相等，因此，您感覺您與車輛就像是一個整體在一起移動。但如果汽車撞到電線桿，顯然您的慣性將與汽車的慣性彼此完全獨立。電線桿的阻力會使汽車突然停下，但是您的速度仍保持不變。

如果沒有安全帶，您將以約80公里/小時的速度撞向方向盤或者飛出擋風玻璃。就像電線桿會使汽車減速一樣，儀錶板、擋風玻璃或路面也會向您施加極大的作用力使您減速。有一點是必然的，即不管在撞擊中發生什麼事情，都需要有某些物體在您身上施加作用力才能使您停下來。

但是根據施力的位置和方式，可能會使您立即斃命，也可能讓您毫發無傷地離開。如果您的頭部撞向擋風玻璃，那麼這種停止的力量將集中在您身體最脆弱的一個部位上。它也會令您迅速停下來，因為玻璃表面很硬。但這可以輕易地讓一個人受重傷或喪命。

所以繫好安全帶真的是你我一定要重視的生命問題，生命是不能開玩笑或賭他一把的！

這邊先導入物理學的動量與衝量來談衝力，藉此來看安全帶如何保護你我生命。

由以上得知：在動量變化一定底下，增加作用時間可以減少作用力，即衝力，安全帶就是扮演這樣子的重要角色。

接著來看安全帶的歷史，原來第一個安全帶是用在馬車上的：

這樣子的簡單物理衝量應用背後，仍須瞭解安全帶的基本原理：

三點式安全帶是汽車上非常重要的主動式安全裝置，其作用原理是偵測織帶被拉出來的加速度以鎖定織帶。假如織帶被拉出來的加速度過高，轉軸的轉速太快使得加速度偵測器感受到的力量大於彈簧對卡榫的拉力，此時卡榫被甩出，使得轉軸被卡死而織帶無法繼續被抽出。反之，只要將織帶放鬆，卡榫會被彈簧拉回，轉軸也會被釋放，安全帶便放鬆了。