“請(qǐng)系好安全帶?!薄@句提示音伴隨著我們的每一次乘車出行。為什么看似柔軟的安全帶卻能在車禍中拯救生命?這背后蘊(yùn)含著什么樣的物理規(guī)律?接下來(lái)就讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn),破解安全帶守護(hù)生命的科學(xué)密碼吧!
準(zhǔn)備材料:斜面與軌道、小車(安裝固定桿與卡紙模擬座椅)木塊(模擬碰撞塊)、橡皮泥(模擬乘客)、橡皮筋(寬約3.5毫米,模擬安全帶)刻度尺,如圖1。
先將軌道傾斜 30° ,搭建碰撞場(chǎng)景接下來(lái),我們分兩組實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次。
第一組:橡皮泥無(wú)橡皮筋約束。將小車從A點(diǎn)釋放,讓其自由滑動(dòng),記錄碰撞后橡皮泥滾動(dòng)的距離,觀察橡皮泥的形變程度,如圖2。
第二組:橡皮泥被橡皮筋約束。同樣,將小車從A點(diǎn)釋放,讓其自由滑動(dòng),記錄碰撞后橡皮泥滾動(dòng)的距離,觀察橡皮泥的形變程度,如圖3。
從圖4中我們可以看到,小車碰撞后,橡皮泥無(wú)“安全帶”保護(hù),直接飛了出去,然后滾落在軌道上,并繼續(xù)向前滾動(dòng)了一段距離,被摔了個(gè)“七鶯八素”。而在第二組實(shí)驗(yàn)中,小車碰撞后,橡皮泥在“安全帶”的保護(hù)下,并不會(huì)脫離小車,且形變較小,如圖5。
多次實(shí)驗(yàn)記錄的結(jié)果如表1。
從表中可以看出,在相同的碰撞條件下,有橡皮筋的約束可以有效減輕碰撞造成的后果。
安全帶為什么會(huì)有如此明顯的效果呢?這是因?yàn)樾≤囋谂鲎菜查g會(huì)停止運(yùn)動(dòng),而“乘客”由于慣性會(huì)維持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài),繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),從而造成“安全事故”。而“安全帶”可以約束“乘客\"的位移,并起到緩沖的作用,從而減小“乘客”受到的傷害。另外,有研究表明,在車輛低速碰撞的場(chǎng)景下,安全帶的約束和緩沖作用可使乘坐人員的生存概率大幅提升。因此,無(wú)論是駕駛員還是乘客,系安全帶是非常必要的。
(作者單位:江蘇省徐州市瀟湘路學(xué)校)