使用經(jīng)典物理和簡單的受力模型分析汽車碰撞的情況是可行的，以前一直想單獨發(fā)一貼討論這個問題，不如就發(fā)在這里了。 首先說說撞車中人體為什么會受傷。如果汽車駕駛室在撞擊中變形，那么乘員受到車架等異物的擠壓作用，會出現(xiàn)各種受傷，在下文中我們管這種傷害叫“擠壓傷害”。在駕駛室不變形的情況下，高速移動的汽車載著高速移動的人體，在短時間內(nèi)減速為零，人體做減速運動，必然是因為受到了外力作用。對人體做受力分析，最主要的讓人體減速的外部作用力即是安全帶的反向拉力。拉力過大必然造成與安全帶接觸的皮膚、肌肉乃至筋骨受傷。但是人體并不是一個固定不動的整體，安全帶能夠使軀干部分減速，但是能夠使頭部減速的只有人的頸部，撞擊停下時人所受到的減速度越大，頸部拉扯頭部的力量就越大，就越容易造成頸部受傷甚至骨折。除此之外，人的大腦也是容易受傷的。從結構上講，人的大腦是容納在頭骨內(nèi)但與頭骨分離的物質，過大的減速度會讓大腦因為慣性而猛烈撞擊頭骨內(nèi)壁，嚴重時就會造成顱內(nèi)出血。 小結1：車禍中導致乘員受傷的兩種最主要傷害方式為：擠壓傷害和減速度傷害。 在正式討論各種撞擊情況之前，還需要對汽車前部的緩沖吸能區(qū)進行物理建模。緩沖吸能區(qū)的結構各異，物理建模也非常復雜，為了簡化討論和便于理解，我個人認為可以把吸能區(qū)簡單想象為一個很大的易拉罐（歡迎討論）。事實上吸能區(qū)的物理特性也與易拉罐非常相似，簡單看來：只有作用力在大于一定程度時才會發(fā)生形變，作用力越大，作用時間越長，形變越厲害。 要準確描述緩沖吸能區(qū)的形變，要抓住兩個關鍵詞：形變速度與形變程度。形變速度與作用力大小有關，作用力越大，形變的速度越快。而形變的程度與作用力大小和作用時間都有關系。作用力越大、作用時間越長，形變程度越大。從能量轉化的角度來看，汽車緩沖吸能區(qū)的形變程度，與撞車時汽車動能的減少成正比。 另外緩沖吸能區(qū)的吸能形變不是線性的，也就是說已經(jīng)發(fā)生的形變程度越大，再進行下一階段形變所需要的外力也就越大。吸能區(qū)越“軟”、越“長”，吸能效果越好。理想的吸能區(qū)模型是什么？無限長的柔軟彈簧。在實際中，當外力過大時，緩沖吸能區(qū)會完全潰縮，外力就直接沖擊駕駛室了，這時就可能造成乘員擠壓傷害。 小結2：汽車緩沖吸能區(qū)可以近似理解為一個易拉罐結構，其形變速度與作用力大小有關，形變程度與作用力的大小和作用時間皆有關系。形變吸收的能量與汽車動能的減少成正比。 現(xiàn)在來看一輛汽車撞擊固定物體而停止的情況，這種情況在下面簡稱“汽車撞墻”。高速行駛的汽車撞擊堅固的墻壁，汽車在極短的時間內(nèi)減速為零。墻對汽車的作用力遠大于其他可能存在的作用力，因此可以近似認為汽車撞擊時只受到墻壁的彈力作用。根據(jù)動量定理，可得：I = F*T = m*v，I為汽車受到的沖量，F(xiàn)為墻壁對汽車的作用力，T為汽車從撞擊瞬間到減速為零的時間（一般數(shù)量級為幾十毫秒），m為汽車的質量（含內(nèi)部乘客），v為汽車撞擊墻壁時的速度。由此公式可見，汽車質量越大，速度越快，撞擊墻壁時所受到的沖量越大。那么汽車減速為零所需要的時間與什么有關呢？答案是緩沖吸能區(qū)。緩沖區(qū)越軟、越長，緩沖效果越好，汽車撞停所需要的時間就越長，公式中的T就越大，汽車受到的撞擊力F就越小，汽車的損壞就越小，同時，人的減速時間也就越長，人的減速度就越小，人受到的減速度傷害就越小。而具有同樣吸能結構、同樣車速的兩輛車，質量越大的車，減速為零時緩沖區(qū)需要吸收的動能越大，緩沖區(qū)形變程度越大，汽車損毀越嚴重。當汽車動能超過緩沖區(qū)吸收極限時，撞擊力會直接作用于駕駛室，可能導致駕駛室變形，擠壓力直接危害乘員。這也解釋了為什么B級車在碰撞試驗中要取得和A級車一樣的碰撞成績時會要更困難。 小結3：在“汽車撞墻”的情況下，車頭緩沖吸能區(qū)越長，緩沖吸能效果越好的汽車，乘員越安全。緩沖吸能區(qū)相同的兩輛車以同樣的速度撞墻，越重的那輛，損毀越嚴重，越容易造成乘員擠壓傷害。 再來看兩輛汽車迎頭相撞的情況。因為相撞時的撞擊力遠大于其他外力，可以用動量守恒來分析相撞后瞬間兩車的速度變化情況。如果兩車質量相等，速度大小也相等，那么撞擊后兩車會同時撞停。假設A車緩沖區(qū)比B車軟一些，兩車迎頭對撞時，緩沖吸能區(qū)對接共同潰縮，A車的損壞會更嚴重一些。但是由于緩沖區(qū)的吸能不是線性過程，絕對不會出現(xiàn)A車緩沖區(qū)完全撞毀，B車毫發(fā)無傷的情況，有可能發(fā)生的情況是A車緩沖區(qū)損毀80%，B車損毀50%。另外由于駕駛室車架的鋼材強度要遠高于緩沖區(qū)的材料強度，兩車的駕駛室潰縮只可能出現(xiàn)在兩車的緩沖吸能區(qū)都完全潰縮撞毀之后。駕駛室剛性差的車，更容易造成乘員的擠壓傷害。但是駕駛室剛性與緩沖吸能區(qū)的剛性是兩回事。 那如果兩車質量不同呢？根據(jù)牛頓第三定律（作用力與反作用力定律），兩車相撞時受到的撞擊力大小相等，方向相反，作用時間相同。I = F*T，兩車受到的沖量是一樣的。同時I = m*v，質量越小的汽車，速度變化量越大，也就是減速度越大，這時人受到的減速度傷害也就越大。在這種情況下，重的車更安全一些。 小結4：兩車迎頭相撞，緩沖吸能區(qū)的軟硬程度與乘員安全無關，但是“軟的車”車輛損毀會更嚴重。緩沖區(qū)相同，相對較重的車內(nèi)的乘員會受到更小的減速度傷害。 行文至此，該做個全面總結了。一般意義上認為美系、德系車比日系車“更重”、“更硬”，那么在撞擊事故中這意味著什么呢？由以上分析可知，在撞擊固定物體（墻、護欄、樹、路燈）以及比己車車重大得多的汽車（泥頭車、大貨車）還有和己車重量相當?shù)钠嚂r，日系車要比德系車更安全。德系車由于自重大，動能大，更容易出現(xiàn)駕駛室變形，造成乘員擠壓傷害。又因為德系車的緩沖吸能結構不如日系車，也更容易造成減速度傷害。只有在一輛德系車與一輛日系車迎頭相撞而且德系車質量大于日系車的情況下，德系車才有可能比日系車更安全。 總而言之，又重又硬的德系汽車的安全性在大多數(shù)情況下是要輸給日系車的。這與口口相傳的“德系車更安全”的神話正好相反，卻與道路交通事故的統(tǒng)計結果相吻合。 記者調查北京交通案 稱車內(nèi)喪生者以德系車居多 http://news.cn.yahoo.com/ypen/20110317/264041.html