解讀大車碰小車的簡化物理模型

記者:Alegna 2009-04-17

美國IIHS進行了“罕見且極端”的對撞試驗後,許多人開始質疑試驗的可信度與參考價值何在,其實關於小車與大車在碰撞事故中的損壞程度,就以“常理”來看,對於“誰會撞輸”應該不會有太大的問題;這裡所謂的常理,並非只是用「小車一定比較吃虧」這種簡單的說法一言以蔽之,若撇去車身結構的強度不同先不談,將碰撞模型歸納出兩大變因:尺碼與重量,在理想的狀況下,這兩者正是造成人體傷亡的重要原因。

SIZE DOES MATTER

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▲這裡用誇張化的圖解,呈現不同尺碼的車身,面臨撞擊時,受到波及的範圍不同,其中長車頭的車輛緩衝的空間大,作用時間長,承受的衝量小,成為撞車比賽時的優勢。

在IIHS的觀點認為,這次迷你車會在與中型車對撞測試慘敗其實一點也不令人驚訝,這只是反應出物理世界下的定律,特別是定律中的力與距離。在車與車對撞時,人員受傷的幅度取決於兩個明顯的因素:車身大小與車輛重量。

首先講尺碼,從插圖看來,當汽車撞上堅硬的障礙物,結果是取決於車輛的撞擊端尺碼大小,通常這裡指的是車頭部份的長度;當大小車以同樣的速度撞牆,如果大車的車頭“可承受撞擊的長度”是小車的兩倍長,那麼過程中大車內的人體承受的衝擊力就會是小車的兩倍,因為從發生撞擊開始算起,它會多花一倍的距離才會停止。由於多爭取到的時間,讓大車在慘烈的撞車比賽中勝出,所以在這個部份,可以發現不是動量這麼簡單,現在是衝量的大小正在決定需不需要叫救護車,因為作用(或者勉強說是潰縮過程)時間越短,同樣的衝擊力道會讓小車更吃虧。


AND THE WEIGHT

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▲用比較極端的例子來看,兩部重量相差一倍,均以相同速度對撞,車內人員所承受的衝擊截然不同。

再來是關於相對車重的因素,當兩輛車以同樣的速度對撞時,結果將由誰的重量比較大來決定;此時較重的車會把輕的車推向後,也就是說撞擊時,重車相對移動的距離較短,所以重車在作用過程中「速度的改變率」會比輕車緩和些,想像一下,施予同樣的力道在煞車踏板下,用慢踩的與用踹的方式,兩者最後都可讓車停住,但哪一個會讓車上的人晃動劇烈?看似不起眼的作用時間最終決定了人員的存活率。基於以上的說法,當兩部重量相差一倍的大小車對撞時,小車內的人受到衝擊的程度就會將近是大車的兩倍。


WHAT ABOUT VELOCITY ?

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▲撞擊發生後的瞬間,較輕的車被重車以時速13英里的速度推往後方。

以IIHS所進行的試驗為例,大小車重量分別為3600磅與1800磅,當大小兩車重量相差一倍,各以40mph進行對撞,撞擊發生後的這短短不到1秒的時間內,大車會把小車以13mph的速度推向後,所以這段期間小車的速度改變為40+13=53mph,大車則是40-13=27mph,差了快一倍。


JUST BECAUSE THEY ARE LIGHTER AND SMALLER

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▲IIHS這次倒入迷你車與中型車對撞測試並非突發奇想,早在1971年,就已進行過史上第一次非同等級車的對撞試驗,由一部當時的AMC Gremlin便宜小車,與AMC的大型車Ambassador進行對撞。

對撞時受到越大衝擊的意謂越危險,因此小車與大車對撞就很吃虧,統計上也支持了這個論點,美國2007年出廠三年內的迷你車在車與車碰撞事故中的死亡率,將近是大車的兩倍。有些小車確實擁有比較耐撞的設計,不過這次的對撞測試,純粹只是凸顯出小車在對上大車時的弱勢這個事實,一切只因為它們較輕較小,部份車商或許不需要過度反應,看到媒體報導就來電關切。