2015年4月17日 星期五

如果擋不住的話,那麼就用念吧!


  『這個衝擊相當於X公斤重。』舉凡天上掉落、側邊飛來的東西,只要發生撞擊事件似乎都可以把他算成某種力量,且重量越大感覺起來砸到人就越痛。這些衝擊的力量到底是怎麼算出來的?

(50kg少女示意圖)

  既然要計算衝擊的力道,那麼我們就用日常生活中常見的例子來為大家說明吧。假設有位體重50kg的少女為了搶奪真選組的警車從10公尺高的地方自由落體掉下,接著計算她掉落到地面時的衝擊力量有多少。

這個情況一點都不常見好嗎!


  我懂,體重只有50kg的少女相當的瘦,的確是不常見,不過還是讓我們繼續計算下去。利用運動學的公式可以算出少女落於地面時的速度是 14m/s ,也就是每秒14公尺的速度。

  我們忘記問一件事情"衝擊力"是什麼?也就是少女落到真選組車上時從每秒14公尺的速度到靜止之間所產生的力道,就好像接球一般,要讓一顆高速飛來的躲避球停住,你需要承受相當的力量才行。

(別誤會,他們只是準備接球)

  真選組的車子準備好承受少女的衝擊,假設碰撞期間只有短短的0.1秒便停止了,那麼車子所承受的衝擊就會是.......J!

J你個大頭鬼!J洗蝦米?


  J就是衝量,把衝量這個東西拆開就會變成這樣:衝量 = 平均受力 x  受力時間。哇吼!看到平均受力這四個字了吧;沒有錯,我們一直想要找到的力量就在這裡,舉凡天上掉落、側面飛來撞擊到身上物品的力量,這樣的衝擊力量就出現在這裡。

等等,那衝量J又會是多少?


  『嘛嘛~我懂你意思了,你剛剛說受力時間是0.1秒,而且平均受力也出現了,問題是衝量會是多少你沒講啊!』哎呀呀,心急想吃熱豆腐,最重要的關鍵我正要說呢,衝量剛好又會等於"動量的變化量"。

ヾ(○゜▽゜○) ノ 蛤?

我說,衝量會等於動量的變化量,也就是質量乘以速度變化 m*ΔV

~( 〞▽ 〝) 蛤?

平均受力 x 受力時間 = 少女體重 x 落於地面時的速度

~( ̄▽ ̄)~(_△_)~( ̄▽ ̄)~(_△_)~( ̄▽ ̄)~ 蛤?

可惡... ... ... ,總之把前面的數字乘乘除除就長這樣

平均受力 x 0.1秒 = 50kg x 14m/s

平均受力 = (50x14)÷0.1 = 7000牛頓

剛好每9.8牛頓 = 1 公斤重,所以 7000 ÷ 9.8 = 714 公斤重啊啊啊啊!

(正常男性看到少女時的表情 而且還是飛天的)

所以真的會是714公斤嗎?


這包含很多種參數,比如從10公尺高的地方跳下來還是從更高20公尺的地方跳下?還有人落地後是靜止還是彈開?等等都會影響到車子被砸到時所承受的力道。最值得注意的地方在於"受力時間"。

受力時間增長,承受的力量就會比較輕


  敵人一掌打過來不是硬架,而是接掌後往內一縮、扭身一個化勁;跳傘落地後要進行一連串的翻滾動作,這些都是在增長"受力的時間",回頭看看剛剛的計算。

[ 平均受力 x 受力時間 = 少女體重 x 落於地面時的速度  ]

  體重改不了、落到地面上的速度改不了,但你可以讓受力的時間增長,承受的力量就會變少啦!以剛剛的例子來說,如果承受時間從0.1秒變成1秒,所受到的力量會變為71.4公斤重,比原本承受的力量還少10倍呢!

(如果力道太強就只能靠念了)


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