什麼是車禍撞擊力計算機?
這個計算機可以估算車輛在碰撞瞬間所承受的平均撞擊力。它運用「功能原理」:行駛中車輛所具備的動能,必須在車輛(或車內乘員)停下來的這段距離內被完全吸收掉。停止距離愈短,所產生的力就愈大——這正是潰縮區、安全氣囊與安全帶存在的意義,它們的設計目的就是「拉長」這段緩衝距離,藉此降低衝擊。
怎麼使用
只要輸入三個數值:車輛(或乘員)的質量(公斤)、撞擊速度(公尺/秒),以及停止距離(公尺)——也就是物體從撞擊到完全停止所經過的距離,例如車頭潰縮的深度,或護欄的形變量。計算機會立即算出以牛頓為單位的平均撞擊力、動能、減速度,以及換算後的 G 力。
公式說明
移動物體的動能為 \(E = \tfrac{1}{2}\,m\cdot v^{2}\)。若這股能量在停止距離 \(d\) 內均勻釋放,則平均作用力為 $$F = \frac{E}{d} = \frac{m\cdot v^{2}}{2\cdot d}$$ 減速度由 \(a = \dfrac{v^{2}}{2\cdot d}\) 求得,而 G 力則是 \(F\) 除以物體的重量(\(m\cdot g\),其中 \(g \approx 9.81\ \text{m/s}^{2}\))。
實例試算
一輛 1000 公斤的車以 20 m/s(72 km/h)撞牆,車頭潰縮 1 公尺。撞擊力 $$F = \frac{1000 \times 20^{2}}{2 \times 1} = \frac{400000}{2} = \textbf{200{,}000\ N}$$ 動能為 \(\tfrac{1}{2} \times 1000 \times 400 = 200{,}000\ \text{J}\),減速度為 \(\dfrac{400}{2} = 200\ \text{m/s}^{2}\),G 力則約為 \(\dfrac{200000}{1000 \times 9.81} \approx 20.4\ g\)。
常見問題
這就是真實的車禍撞擊力嗎?不是。這是假設「等減速度」的理想化平均值;真實碰撞的瞬間峰值往往遠高於平均值。
km/h 要怎麼換算成 m/s?除以 3.6 即可(例如 \(72\ \text{km/h} \div 3.6 = 20\ \text{m/s}\))。
為什麼停止距離影響這麼大?因為力與距離成反比——把潰縮距離加倍,撞擊力就減半。這就是潰縮區設計背後最核心的安全原理。