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　　当力作用在质点上，可以使质点的动量或速度发生变化，力对时间积累效果可由动量定理来表述：合外力冲量等于动量的改变量。表达式为： F t= m t - m 0安全带的保护作用有关资料表明，目前国内高速公路汽车限速为100 km h 120 km h.汽车在实施紧急制动和突然撞击两种情况下，计算安全带给驾乘人员提供的保护力。假设一辆高速行驶的汽车速度为115 km h（ 32 m s） ，紧急制动要在2秒钟内停下来。假如副驾驶位置上的乘客不系安全带，他距挡风玻璃0.6 m（取普通汽车的平均值） .

　　汽车从制动减速开始，乘客冲向挡风玻璃的时间（ T）将汽车从制动到停止的运动视为匀减速直线运动。则汽车加速度：= t - 0 t = 0- 32 2 = - 16 m s2假设乘客不系安全带，则不受安全带施力的作用。同时可认为乘客与座位的摩擦力可忽略，所以乘客的运动可近似为匀速直线运动。

　　如：在T时间内乘客前进距离：S 2 = 32 T= S 3 + S 1 = S 3 + 0. 6（ 1）在T时间内汽车前进距离：S 3 = 0 T + 1 2 aT 2 = 32T + 1 2 （ - 16） T 2（ 2）将（ 1）、（2）二式联立求解得： T 0. 27 s结果表明：汽车需在2秒钟停下来，而乘客早已在0. 27秒就已冲向挡风玻璃。

　　乘客在0. 27秒减到与汽车同速，安全带给乘客施加的力（ F）让冲向挡风的乘客一定在0. 27秒内减到与汽车同速，才能保证其安全，要做到这一点，必须给乘客施加力的作用。假设乘客的体重为65 kg，汽车经0. 27秒时速度减为：1 = 0 + aT = 32+ （ - 16） 0. 27= 27. 68 m s根据动量定理：F t= m 1 - m 0 = 65 （ 27. 68- 32） = F 0. 27解得： F= 1 040 N（这相当于106 kg重的力）结果表明：汽车紧急制动时，必须给乘客施以与汽车的运动方向相反，大小相当于106 kg重的力（此力由安全带来提供） ，才能保证安全。

　　汽车突然撞击停止时，安全带给乘客施加的力（ F）资料表明当汽车突然以大约115 km h的速度正面与刚性物体撞击时，使车头凹陷后并在十分之几秒内停下来（取t = 0. 2 s） .使乘客同汽车一同停在自己的位置上，才能保证其安全。

　　根据动量定理F t= m t - m 0 = 65 （ 0- 32） = F 0. 2解得： F 10 400N（这相当于1 061 kg重的力量）结果表明：汽车突然撞击时，人将以更大的力（大约1 t重）冲击挡风玻璃，此时，需要安全带对人施以反向的缓冲力，以减弱伤害程度。所以，人们在乘车时一定要系好安全带。

　　安全气囊的保护作用资料表明汽车测试的标准状况是：以48 km h（ 13. 3 m s）速度行驶的汽车，正面与刚性墙壁或障碍物（例如：钢筋水泥墙壁）碰撞后。车头平均凹陷0. 7 m，此时方向盘的安全装置可使其缩短0. 2 m.在汽车是否安装安全气囊两种情况下，计算驾驶员由于汽车的撞击停止将受到的冲击力。

　　驾驶员的上半身碰到方向盘所需要的时间（ t）假设汽车没有安全气囊系统、驾驶员也不系安全带。他的上半身距方向盘0. 36 m（取普通汽车的平均值） .将汽车与刚性物的碰撞运动仍可视为匀减速直线运动，而此时驾驶员的运动仍可视为匀速直线运动（可参照2. 1分析） .则汽车的加速度为：a = 2 t - 2 0 2s = 0 2 - 13. 3 2 2 0. 7 = - 126. 35 m s 2在t时间内人的上半身移动的距离：s人= 0 t = 13. 3t（ 1）在t时间内方向盘移动的距离：s盘= 0 t+ 1 2 at 2 = 13. 3t+ 1 2 （ - 126. 35） t 2（ 2）可参照得： s人= s盘+ 0. 36（ 3）联立上述三式解得： t = 0. 075 s结果表明：当汽车与刚性物体撞击时，人的上半身经过0. 075 s碰到方向盘。

　　汽车没有安全气囊系统，其撞击停止时驾驶员上半身产生的冲击力当驾驶员以13. 3 m s的速度碰撞方向盘时，其安全装置会自动凹陷0. 2 m，作用是增加人与方向盘的距离起缓冲作用。假如驾驶员上半身质量为30 kg.

　　在人的上半身碰到方向盘的0. 075 s内汽车凹陷的距离：s= 0 t+ 1 2 at 2 = 13. 3 0. 075+ 1 2

　　（ - 126. 35） 0. 075 20. 64 m汽车在停之前还要继续凹陷的距离为： 0. 7- 0. 64= 0. 06 m从人的上半身碰到方向盘到他*后停下来经历的距离为： 0. 2+ 0. 06= 0. 26 m则此时人的上半身的加速度：a = 2 t - 2 0 2s = 0 2 - 13. 3 2 2 0. 26 = - 340. 2 m s 2根据动量定理，人的上半身产生的冲击力：F= m t - 0）t = 30 340. 2= 10 206 N 188这大约相当于1 t重的作用力。

　　结果表明；汽车若没有人安全气囊，当汽车与刚性物体撞击时，将会以相当于1 t重的力量冲击方向盘，后果不堪设想。

　　汽车有安全气囊系统，其撞击停止时驾驶员的上半身产生的冲击力资料表明安全气囊安装在汽车的方向盘里，当汽车以大于100 m s 2加速度正面与刚性物撞击时，气囊在强大冲击力的作用下，冲开方向盘的上盖会在0. 04 s的瞬间完成充气。这样就在驾驶员与方向盘之间形成一个气垫。当驾驶员身体撞击到气囊上时，内部氮气就会因受压而从气囊上的小孔排出而缓慢泄气，减缓冲击力。

　　在0. 04秒内（气囊完成充气）人的上半身前移的距离：s人= 0 t= 13. 3 0. 04= 0. 53 m在0. 04秒内车头凹陷的距离（车身前移的距离） ：s车= 0 t+ 1 2 at 2 = 13. 3 0. 04+ 1 2

　　（ - 126. 35） 0. 04 20. 43 m此时人的上半身与方向盘的距离：0. 36- （ 0. 53- 0. 43） = 0. 26 m汽车在完全停下来之前还要继续凹陷的距离（车身继续前移的距离） ： 0. 7- 0. 43= 0. 27 m则：人的上半身从碰撞到气囊到完全停下来所经历的距离（忽略气囊完全漏气后的厚度） ：0. 26+ 0. 27+ 0. 2= 0. 73 m则：人的上半身的加速度为：a = 2 t - 2 0 2s = 0 2 - 13. 3 2 2 0. 73 = - 121. 2 m s 2根据动量定理：人的上半身产生的冲击力：F= m （t - 0）t = 30 121. 2= 3 636 N这大约相当于371 kg重的作用力。

　　结果表明：在同样撞击的情况下，汽车若使用了安全气囊系统，将会以相当于371 kg重的力量冲击方向盘，未使用安全气囊系统，人将会以相当于1 t重的力量冲击方向盘。相比较得知，使用安全气囊系统减缓了64%的冲击力，起到了很好地保护作用。

　　结论综上计算分析表明，安全带给人施加一个力的作用可将人束缚在座位上，防止发生二次碰撞。

　　而安全气囊的弹出使人不能撞到车身上，二者都起到了缓冲作用，减轻人的伤害程度。需要强调的是，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。一般来说，仅使用安全气囊有效保护率约为25%，仅使用安全带有效保护率约为45% 50% ，安全带加安全气囊有效保护率约为65%.所以乘车时驾乘人员一方面要系好安全带同时也要起用安全气囊系统。