Re: [閒聊] 被車撞會讓時速超越車子嗎?
我想車子質量如果是人體的很多倍的話應該是容易想像的特例,
衝撞前後車子的速度變化很少,
所以我就想車子的質量非常大,像地球那樣,讓它的速度變化幾乎可以忽略。
如果案例是車子用速度V從左邊撞上速度0的路人,來討論碰撞情形,
那我嘗試換一個參考座標系(B),這樣路人用就速度-V從右邊撞上一個固定住的車子。
在(B)裡面觀察,路人從右邊衝過來,然後撞上車子。
車子看起來是固定的,路人就像是撞上了堅固的牆一樣,重重撞在上面,
考慮到人體有一些彈性,人體應該會有一些反彈,
這樣的話路人在碰撞後就會以某個速度u向右邊移動,當然u的大小比V小得多,
非彈性碰撞當然會這樣。
現在將(B)裡面觀察到的東西轉換為原來的參考座標系的話,
車子始終用速度V移動。路人在碰撞前速度0,碰撞後速度變成
u+V
在(B)裡面看是u;在原來的參考座標系裡面看就變成u+V。
假如u是0的話,那路人就是碰撞後一直黏在車子上。
在這樣的案例裡面,想要提升路人在碰撞後的 u 的話,
增加一開始的車速V可能有效。我不清楚u如何隨V而變化,
也許V增大u也會增大。
另外一方面是思考當V固定的時候如何提升u。人體的特性直接影響到u。
這裡的課題是讓人體盡量有效率地從車子反彈,這樣u才會大。
在(B)裡面觀察碰撞,
假設人體彈性極佳,像皮球,那人體就會用-V從右邊過來,碰到車子反彈,
用差不多是V的速度往右邊離開。u大約是V。但其實人體不是很有效的彈性物,
例如裡面有大量液體、會碎裂的東西,很容易吸收能量。
我認為可以在車頭安裝彈簧。在(B)裡面觀察,路人碰上去以後,
彈簧會壓縮,動能會轉化成彈簧的彈性位能,
而不是像之前大部分的動能被路人身體吸收,
之後儲存的彈性位能又釋放出來換成路人的動能。
因為能量比較少浪費在人體裡,所以u可以提升。
最好彈簧彈性係數小、長度夠長。彈性係數太大的話能量又會浪費在讓人體變形上。
這是車子質量很大的一種特例。
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