动量可以用来描述物体的惯性和运动,动量公式为P=mv(动量=质量x 速度),一辆小型汽车以20英里/小时(32.2千米/小时)的速度行驶,它所具有的动量比一辆以同样速度行驶的大型卡车小很多,因为卡车有很大的质量。在体育领域,动量是经常讨论的话题。足球运动员经常看自己有多少动量。对于他们来说,质量大并不是唯一的优势,同时也要有较大的动量。运动员的动量大,想阻止他就很难。
冲量是什么?冲量描述了动量是如何发生变化的。为了改变物体的运动或动量,在一段时间内,需要有一个力作用在这个物体上。作用在物体上的力的大小和时间的长短决定了冲量对物体产生影响的大小。为什么人跳跃落下后双腿是弯曲的?人跳起落下后,双腿是弯曲的。在此过程中产生了冲量,力的大小和时间的长短决定了落地时对腿的伤害有多大。
因此,通过弯曲双腿,跳跃者延长了下落的时间,可以逐渐地下落,而不是猛然使身体处于静止状态,这就减小了腿和地面之间的作用力。如果双腿处于伸直和僵硬状态,跳跃者停止下落运动的时间就很短,落地后会受到更大的作用力并引起疼痛。无论用什么样的方式下落,冲量都是相同的。然而,通过改变与冲量相关的其他变量,跳跃者就不会遭受严重的髋关节和腿部的伤害,落地后就可以安全行走。
为什么棒球接球手的手套比传统的棒球和垒球运动员的手套有更多的填充物?棒球手套里填充物的作用是延长球从运动状态到停止状态的时间,从而美国克利夫兰印第安棒球队接球手戴着有填充物的棒球手套接球。
减少由于球和手套之间碰撞所产生的力,通过延长碰撞的时间,力就减少到了可以忍受的程度。棒球接球手的手套比传统的手套有更多的填充物,这是因为棒球投手投给接球手的球要比投给外场手的球具有更快的速度和更大的动量。所以,接球手手套填充物延长了球和手套的碰撞时间,会减小冲力。将力量逐渐减小以避免危险碰撞的其他方法是什么?当我们经历某种碰撞时,会不知不觉地与决定冲量的两个变量(力和时间)打交道。
碰撞时,有力作用在我们身上,通过延长时间,我们就减少了作用在身上的力。下面的例子可以说明通过延长时间,我们将作用于身上的力逐渐减少并防止了伤害。拳击手在接受训练时,教练会告诉他们在脸部受到对手攻击时,要与对手的拳头以同一方向运动。这意味着如果对手攻击了拳击手的面部,拳击手应该将脸随着对手的拳头同时向后运动。这虽然延长了拳头和脸部的接触时间,却减少了作用在脸部的力,因而减弱了对手的击打效果。
如果将头部和颈部僵硬地挺直在那里,就会受到重重的一击。汽车技术应用了增加碰撞时间减少冲力的另一个例子。“溃缩区”是汽车框架的一部分被设计为在事故时可以发生挤压变形的结构。因为汽车框架发生了变形,就使得汽车与车内的驾驶人受到较小冲击力的作用,比起不能变形的结构受力停止的速度能缓慢一些。安全气袋是怎么膨胀的?
汽车发生碰撞会产生突然的推进力或动量的变化,这就会触发传感器。此时,安全气袋就会从方向盘和仪表盘后膨胀开来。这一过程将短暂的电脉冲传送到加热元件从而引起化学反应。推进物在1/20秒(0.05秒)之内将氮气充满气袋,这使得人在受到撞击之前气囊有足够的时间膨胀。在0.3秒之后,碰撞停止,气袋的气体也被排出。
安全气袋在汽车发生碰撞时,安全气袋起到什么作用?当汽车前部遭遇碰撞时,它具有推动力或者动量的改变。
车内的司机和乘客因为惯性继续向前运动,直到仪表盘、安全带或安全气袋迫使他们停止。乘客撞击到仪表盘上受到的力是非常危险的,如果汽车在公路上快速行驶时发生碰撞,乘客所受的来自仪表盘的力具有强烈的破坏性。安全气袋的作用是提供类似于缓冲的效果,这种效果可以使乘客由惯性产生的向前运动缓慢停止,而不会在强作用力下撞击到仪表盘或挡风玻璃上。通过使用安全气袋,延长了乘客由惯性产生的向前运动的停止时间,因此减小了作用在乘客身上的力量。
安全气袋这种安全特征和安全带共同防止了乘客的死亡和重大伤害。最初采用安全气袋是什么时候?最初提出使用安全气袋是在20世纪60年代。最初安全气袋是为没有系安全带的体重170磅(77千克)、身高5英尺9英寸(175cm)的男性驾驶者设计的。在20世纪70年代早期,汽车工业曾为是否应在车辆中安装安全气袋展开了争论。
许多公司认为,儿童和个子矮小的成年人会受到气袋的伤害,他们认为强调的重点应该是让驾驶者系上安全带。为什么人们还在讨论安全气袋的问题?尽管安全气袋是许多新型交通工具中的标准设施,人们还是不断地讨论安全气袋的效果问题。
如今的安全气袋是为中等身高的男性驾驶者设计的,而且安全气袋膨胀的位置位于人身体的中间部位。对于身材矮小的驾驶者,如果气袋膨胀的速度为150英里/小时(241.4千米/小时),膨胀后到达他的面部和颈部,这种情况是极其危险的。阻止气袋伤害儿童要遵循以下几点规则:第一,永远不要让孩子坐在汽车的前座上。第二,让孩子们坐在远离气袋的后座,确保他们系上安全带。
如果孩子确实需要坐在前座,一定要确定有足够的安全措施,并调整座位使其尽可能远离安全气袋。怎样能使安全气袋对于大众来说是安全的?尽管大多数配有安全气袋的汽车在发生碰撞时保证了人们的安全,但是美国国家公路交通安全局对如何提高生存率还是提出了一些建议。第一条建议是希望汽车生产商提供在汽车内部安全气袋暂时无效的选择。第二条是将安全气袋的膨胀力减小约25%。
膨胀力减小后的气袋对于身材矮小的人来说更为安全。全自动安全气袋是什么?几大汽车制造商都在设计更为安全的气袋,努力生产出市场上最安全的汽车。使气袋的膨胀更为安全的方法是让气袋自动调节膨胀的速度。全自动安全气袋将依赖于遍及车座的传感器确定乘客坐的位置、高度和重量。尽管生产商还没有在所有车辆上安装全自动传感器,但是它们会在未来的几年中大受欢迎。
汽车侧面的安全气袋是什么样的?1995年,沃尔沃将侧面安全气袋安装在样车中,作为一个可供选择的安全部件,侧面安全气袋可以在汽车遭遇侧面的撞击时膨胀。侧面安全气袋的位置是至关重要的,因为它可以防止乘客头部和上半身撞击门上的金属和玻璃。侧面安全气袋和车门中的侧面碰撞钢筋可以与正面碰撞时车前的气袋和溃缩区的作用一样重要。
侧面安全气袋是沃尔沃汽车享有“安全优先”盛名的原因之一。沃尔沃汽车最著名的安全特征是三点座椅安全带。其他“安全优先”的特征包括最早设计出前部车座枕头、层压式挡风玻璃和侧面防撞杆。