撞擊力計算器

輸入計算

質量（公斤）

撞擊速度（公尺／秒）

煞停距離（公尺）

結果

平均撞擊力

337,500

牛頓（N）

作用力（kN）	337.5 kN
動能	168,750 J
減速度	22.94 g

什麼是撞擊力計算器？

這個工具能估算碰撞或撞擊過程中所承受的平均作用力。當一個移動中的物體被迫停下時，它所有的動能都必須在煞停距離內被吸收。煞停距離越短，產生的力就越大——這也正是潰縮區、安全氣囊與緩衝墊能救命的原因：它們延長了煞停距離，藉此降低衝擊力。

如何使用

輸入物體的質量（公斤）、撞擊速度（公尺／秒），以及煞停距離（公尺）——也就是物體完全停止所經過的距離。計算器會回傳以牛頓與千牛頓表示的平均撞擊力、過程中所牽涉的動能，以及換算成 g 的等效減速度。

公式說明

根據功能原理，撞擊力所做的功等於被消耗的動能：\(F \times d = \frac{1}{2} m v^{2}\)。重新整理後可得

$$F = \frac{\frac{1}{2}\,\text{Mass (kg)}\cdot\text{Speed (m/s)}^{2}}{\text{Stopping distance (m)}}$$

這算出的是平均力；視減速度的分布情形而定，瞬間的峰值力可能會明顯更高。

實例試算

一輛 1500 公斤的汽車以 15 m/s（54 km/h）撞上牆面，潰縮區提供 0.5 公尺的煞停距離。動能：

$$\frac{1}{2} \times 1500 \times 15^{2} = 168{,}750 \text{ 焦耳}$$

作用力：

$$\frac{168{,}750}{0.5} = 337{,}500 \text{ N}$$

（337.5 kN），約相當於 23 g 的減速度。

撞擊前的動能 \(\frac{1}{2}mv^{2}\) 等於停止過程中所做的功 \(F \cdot d\)。

常見問題

為什麼煞停距離越長，作用力越小？因為同樣的能量被分散到更長的距離上，每一瞬間所需的力就更小——這正是潰縮區與安全氣囊的設計原理。

這算出的是峰值力還是平均力？是整個煞停過程的平均力。實際的峰值力會上下起伏，而且通常更高。

該使用什麼單位？請使用國際單位制（SI）：公斤、公尺／秒與公尺。結果以牛頓表示（1 kN = 1000 N）。