冲击力gydF4y2Ba
作用于落物撞击地面、汽车碰撞和类似情况上的冲击力。gydF4y2Ba
运动物体的动态动能，如下落的球或行驶的汽车，可以表示为gydF4y2Ba
E = 1/2 m vgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(1）gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
动能(J, ft lb)gydF4y2Ba
M =物体质量(kg，gydF4y2Ba蛞蝓gydF4y2Ba）gydF4y2Ba
V =物体速度(m/s, ft/s)gydF4y2Ba
在撞击中——如汽车碰撞——冲击力所产生的功，使移动物体在一段距离内减速gydF4y2Ba变形皱褶区gydF4y2Ba可以表示为gydF4y2Ba
W = fgydF4y2BaavggydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
W =所做的功(J, ft lb)gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba=变形时的平均冲击力gydF4y2Ba(N,磅gydF4y2BafgydF4y2Ba）gydF4y2Ba
S =变形距离，皱褶区(m, ft)gydF4y2Ba
在汽车碰撞中，当一个褶皱区发生变形时，平均冲击力被设计为尽可能恒定。gydF4y2Ba
在物体所在的地方gydF4y2Ba不变形gydF4y2Ba-使运动物体减速的冲击力所作的功等于gydF4y2Ba弹簧力所做的功gydF4y2Ba-和可以表示为gydF4y2Ba
W = 1/2 fgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba
= 1/2 k sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba(2 b)gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
W =所做的功(J, ft lb)gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba=变形结束时的最大力(N, lbgydF4y2BafgydF4y2Ba）gydF4y2Ba
k =gydF4y2Ba弹簧常数gydF4y2Ba
S =变形距离(m, ft)gydF4y2Ba
在汽车碰撞中，动力能量转换为功，方程1和2可以组合为gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2BaS = 1/2 m vgydF4y2Ba2gydF4y2Ba（3）gydF4y2Ba
平均冲击力可计算为gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba= 1/2 m vgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ s (3b)gydF4y2Ba
变形减速距离可计算为gydF4y2Ba
S = 1/2 m vgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2BaavggydF4y2Ba(3 c)gydF4y2Ba
注意!gydF4y2Ba-变形减速距离是非常重要的，是在车祸中限制作用在乘客身上的力的关键。gydF4y2Ba
例子-车祸gydF4y2Ba
质量为的汽车gydF4y2Ba2000公斤gydF4y2Ba高速驾驶gydF4y2Ba60公里/小时(16.7米/秒)gydF4y2Ba在它撞上巨大的混凝土墙之前。汽车的前部相撞了gydF4y2Ba0.5米gydF4y2Ba(变形距离)。gydF4y2Ba
冲击力可计算为gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba= 1/2 (2000kg) (16.7 m/s)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/(0.5米)gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba558gydF4y2BakNgydF4y2Ba
注意，作用在汽车上的重力(重量)仅为gydF4y2Ba
FgydF4y2BawgydF4y2Ba= m ggydF4y2Ba
= (2000 kg) (9.81 m/sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba）gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba19.6gydF4y2BakNgydF4y2Ba
撞击产生了一种力gydF4y2Ba28gydF4y2Ba倍重力!gydF4y2Ba
坐在车里系上安全带的人会因外力而减速gydF4y2Ba28倍重力gydF4y2Ba．请注意，美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)规定“最大胸部加速度不得超过gydF4y2Ba60倍重力gydF4y2Ba时间比gydF4y2Ba3毫秒gydF4y2Ba”。一场车祸gydF4y2Ba90公里/小时(25米/秒)gydF4y2Ba反加速度是64gydF4y2Ba乘以重力加速度gydF4y2Ba(参数同上)。gydF4y2Ba
- 60英里/小时= 96.6公里/小时gydF4y2Ba
坠落物体的冲击力gydF4y2Ba
下落物体在撞击地面时刻的动力能量可以计算为gydF4y2Ba
E = fgydF4y2Ba重量gydF4y2BahgydF4y2Ba
= mgydF4y2BaggydF4y2Bah (4)gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba重量gydF4y2Ba＝gydF4y2Ba重力-或者gydF4y2Ba重量gydF4y2Ba(N,磅gydF4y2BafgydF4y2Ba）gydF4y2Ba
一个gydF4y2BaggydF4y2Ba＝gydF4y2Ba重力加速度gydF4y2Ba(9.81米/秒gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32.17405英尺/秒gydF4y2Ba2gydF4y2Ba）gydF4y2Ba
H =下落高度(m)gydF4y2Ba
如果将下落的动力能量转换为冲击功，则式2和式4可以合并为gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= mgydF4y2BaggydF4y2Bah (5)gydF4y2Ba
冲击力可以表示为gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba＝gydF4y2Ba米一个gydF4y2BaggydF4y2BahgydF4y2Ba/ s (5b)gydF4y2Ba
变形减速距离可表示为gydF4y2Ba
s =gydF4y2Ba米一个gydF4y2BaggydF4y2BahgydF4y2Ba/ FgydF4y2BaavggydF4y2Ba(5 c)gydF4y2Ba
例子——一辆坠落的汽车gydF4y2Ba
和上面一样的汽车从高处坠落gydF4y2Ba14.2米gydF4y2Ba撞在了褶皱区车头朝下撞在了巨大的混凝土停机坪上。正面撞击gydF4y2Ba0.5米gydF4y2Ba(减速距离)如上。冲击力可计算为gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba= (2000 kg) (9.81 m/sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)(14.2米)/(0.5米)gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba558gydF4y2BakNgydF4y2Ba
注意!gydF4y2Ba一场车祸gydF4y2Ba90公里/小时(25米/秒)gydF4y2Ba相比之下，从gydF4y2Ba32gydF4y2Ba米gydF4y2Ba！!gydF4y2Ba
例子——一个人从桌子上掉下来gydF4y2Ba
一个人gydF4y2Ba重量gydF4y2Ba(重力)的gydF4y2Ba200磅(lb)gydF4y2BafgydF4y2Ba）gydF4y2Ba从高处坠落gydF4y2Ba4英尺gydF4y2Ba高表。gydF4y2Ba
落体撞击地面时的能量可以用gydF4y2Ba（4）gydF4y2Ba作为gydF4y2Ba
E =(200磅gydF4y2BafgydF4y2Ba)(4英尺)gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba800gydF4y2Ba英尺磅gydF4y2Ba
对人体的冲击可能很难确定，因为这取决于身体如何撞击地面——身体的哪一部分，身体的角度和/或是否用手来保护身体等等。gydF4y2Ba
在这个例子中，我们使用的冲击距离为gydF4y2Ba3/4英寸(0.0625英尺)gydF4y2Ba计算冲击力:gydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba=(800英尺磅)/gydF4y2Ba(0.0625英尺)gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba12800gydF4y2Ba磅gydF4y2BafgydF4y2Ba
米制单位-人的重量gydF4y2Ba90公斤,gydF4y2Ba下落的距离gydF4y2Ba1.2米gydF4y2Ba以及撞击距离gydF4y2Ba2厘米gydF4y2Ba：gydF4y2Ba
E = (90kg) (9.81 m/sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)(1.2米)gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba1059gydF4y2BaJgydF4y2Ba
FgydF4y2BaavggydF4y2Ba= (1059 J) / (0.02 m)gydF4y2Ba
＝gydF4y2Ba53gydF4y2BakNgydF4y2Ba
