자동차 사고 중에 에너지는 차량에서 타격이있는 모든 것으로 옮겨집니다. 이러한 에너지 전달은 운동 상태를 변경하는 변수에 따라 부상과 자동차와 재산을 손상시킬 수 있습니다. 부딪친 물체는 에너지 추력을 흡수하거나 그 에너지를 차량으로 다시 전달할 수 있습니다. 힘과 에너지의 구별에 중점을두면 관련된 물리학을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
힘 :벽과 충돌
자동차 사고는 뉴턴의 운동 법칙이 어떻게 작동하는지에 대한 분명한 예입니다. 관성 법칙이라고도 불리는 그의 첫 번째 운동 법칙은 외부 힘이 작용하지 않으면 움직이는 대상이 움직일 것이라고 주장합니다. 반대로, 물체가 휴식을 취하면 불균형 힘이 행동 할 때까지 휴식을 취합니다.
자동차가 정적이고 깨지지 않는 벽과 충돌하는 상황을 고려하십시오. 상황은 자동차로 시작됩니다. 그리고 벽과 충돌하면 0의 속도로 끝납니다.이 상황의 힘은 Newton의 두 번째 운동 법칙에 의해 정의되며, 이는 힘의 방정식이 질량 시간 가속도와 같습니다. 이 경우 가속도는 (v -0)/t입니다. 여기서 T는 차량 A가 멈추는 데 걸리는 시간입니다.
차는 벽의 방향 으로이 힘을 발휘하지만 정적이고 깨지지 않는 벽은 뉴턴의 제 3 법칙에 따라 차에 동등한 힘을 가해집니다. 이 동등한 힘은 충돌 중에 자동차가 아코디언을 일으키는 원인입니다.
이것은 이상적인 모델이라는 점에 유의해야합니다. 자동차 A의 경우, 벽에 슬램하고 즉시 정지되면 완벽하게 비탄성 충돌이 될 것입니다. 벽이 부러 지거나 전혀 움직이지 않기 때문에 차의 전체 힘은 벽으로 가야합니다. 벽이 너무 커서 가속되지 않거나 눈에 띄지 않는 양을 움직이거나 전혀 움직이지 않습니다.이 경우 충돌의 힘은 자동차와 지구 전체에서 작용합니다. 후자는 분명히 그 효과가 무시할 만하다.
.힘 :자동차와 충돌
자동차 B가 자동차 C와 충돌하는 상황에서는 힘을 고려해야합니다. 자동차 B와 CAR C가 서로의 완전한 거울이라고 가정하면 (다시, 이것은 매우 이상적인 상황이라고) 정확하게 동일한 속도로 반대 방향으로 서로 충돌 할 것입니다. 모멘텀 보존으로부터, 우리는 그들이 둘 다 쉬어야한다는 것을 알고 있습니다. 따라서 질량은 동일하므로 자동차 B와 자동차 C가 경험하는 힘은 동일하며 이전 예제의 경우 A 사례 A에서 자동차에서 작용하는 것과 동일합니다.
이것은 충돌의 힘을 설명하지만 질문의 두 번째 부분이 있습니다 :충돌 내에 에너지.
에너지
힘은 벡터 수량이고 운동 에너지는 스칼라 양이며 공식 k =0.5MV로 계산됩니다. 위의 두 번째 상황에서 각 차량에는 충돌 직전에 각 자동차에는 운동 에너지 K가 있습니다. 충돌이 끝나면 두 차량이 모두 쉬고 시스템의 총 운동 에너지는 0입니다.
이들은 비탄성 충돌이기 때문에 동역학 에너지는 보존되지 않지만 총 에너지는 항상 보존되므로 충돌에서 "손실 된"운동 에너지는 열, 소리 등과 같은 다른 형태로 변환해야합니다.
.하나의 자동차 만 움직이는 첫 번째 예에서 충돌 중에 방출 된 에너지는 K입니다. 그러나 두 번째 예에서는 두 대의 자동차가 움직이기 때문에 충돌 중에 방출 된 총 에너지는 2K입니다. 따라서 사례 B의 충돌은 사례 A가 충돌보다 분명히 더 활기차고 있습니다.
자동차에서 입자까지
두 상황의 주요 차이점을 고려하십시오. 입자의 양자 수준에서 에너지와 물질은 기본적으로 상태를 교체 할 수 있습니다. 자동차 충돌의 물리학은 아무리 활기차게 새로운 차를 방출하지 않을 것입니다.
차는 두 경우 모두 정확히 같은 힘을 경험할 것입니다. 자동차에 작용하는 유일한 힘은 다른 물체와의 충돌로 인해 잠시 동안 V에서 0 속도로 갑자기 감속하는 것입니다.
그러나 전체 시스템을 볼 때 두 대의 차량으로의 충돌은 벽과의 충돌보다 두 배나 많은 에너지를 방출합니다. 더 크고, 더 뜨겁고, 아마도 더 지저분합니다. 모든 가능성에 따라, 자동차는 서로 융합되어 무작위 방향으로 날아가는 조각입니다.
그렇기 때문에 물리학자가 고 에너지 물리학을 연구하기 위해 콜라이더의 입자를 가속화하는 이유입니다. 입자 충돌에서는 입자 충돌에서 실제로 입자의 힘에 관심이 없기 때문에 유용합니다 (실제로 측정하지 않음). 대신 입자의 에너지에 관심이 있습니다.
입자 가속기는 입자 속도를 높이지만 아인슈타인의 상대성 이론에서 빛 장벽의 속도에 의해 지시 된 매우 실제 속도 제한으로 그렇게합니다. 충돌에서 여분의 에너지를 짜내고 고정 된 물체와 가까운 조경 속도 입자 빔을 충돌하는 대신 반대 방향으로가는 다른 조경 속도 입자의 다른 빔과 충돌하는 것이 좋습니다.
.입자의 관점에서 볼 때, 그들은 "더 많이 산산이 부서지기"는 많지 않지만 두 입자가 충돌하면 더 많은 에너지가 방출됩니다. 입자의 충돌에서,이 에너지는 다른 입자의 형태를 취할 수 있으며 충돌에서 더 많은 에너지를 끌어 당길수록 입자가 이국적입니다.
