朱靖华

摘要：现在汽车已经非常普及，很多人都在学习驾驶，学生基本达到18周岁低限的也都去学习了驾驶，行车安全已经成为非常重要的一个问题。本文针对中职生，应用中学物理对行车安全从物理上做了一些分析，希望通过本文，可以对中职生相当水平的学习驾驶者、驾驶者在行车安全上有所帮助。

关键词：行车；安全；物理；惯性；追尾；侧翻

进入中职二年级，我所带的两个班中有部分学生年龄已经满了十八岁，达到了国家驾驶学习的最低年龄要求。于是，两个班级中有部分年龄达到18岁的学生，或应家长要求，或考虑将来生活工作的需要，都报名参加了驾驶学习，一年的时间，这部分学生大部分都已学习完成，取得了驾驶资格。

本来，作为班主任的工作，安全教育就是我的重要工作內容之一；而在这一年中，因为这部分学生的驾驶学习，行车安全成为了班主任安全教育中的一个重要教育内容，多次在安全主题班会中与学生讨论如何保证行车安全。

当然，行车要安全，首要的是要在思想中有安全的意识，这是根本。但仅有这个根本是不够的，还需要知道如何做才能安全行车。

在学习驾驶的时候，四个科目，科目二、科目三，培养学员的驾驶技术；科目一、科目四培养学员的安全意识，教育学员安全措施。不论科目二、科目三，还是科目一、科目四，都饱含物理学原理。因此，驾驶行车其实是一个物理学问题，如果能明白一些物理学原理，对驾驶技术、行车安全是有很大帮助的。

一、惯性问题

首先要认识到惯性，汽车是有惯性的，汽车启动和刹车都是克服汽车本身的惯性使汽车改变运动状态，或者从静止变为运动，或是从运动变为静止。在这个过程中，惯性起了很重要的作用，惯性大的改变运动状态就比较艰难，从启动来说，就是加速不易，从刹车来说，就是刹车刹不死。

物体的惯性是用质量来恒量的，质量越大的物体惯性越大，也就越难改变运动状态，从汽车驾驶来说，就是质量越大的汽车，加速越难，减速也越难。而一旦发生交通事故，质量越大的汽车，破坏力也就越大，所以有话说：“远离重车”，说的就是这个，一旦“重车”发生交通事故，产生的后果通常都是非常严重的。

因此，对于“轻车”驾驶者，因为质量较小的缘故，加速、减速、停车、启动都比较容易，因而相较而言，出现事故的可能性较小；而对于“重车”来说，质量大，加速、减速、停车、启动都较“轻车”困难许多，在相同情况下，出现事故的可能性也就相对较大一些，而因为质量越大破坏力越大，一旦发生事故，后果也要严重许多。

二、追尾问题

什么是追尾？就是两车同向而行，后车撞击前车，造成交通事故，就叫追尾。追尾的原因是前后两车速度不同，前车的速度小于后车速度，前后两车车距过近，因而后车驾驶者刹车不及而造成交通事故。因而如果前后两车保持合适的车距，就可以避免追尾事故。

那么前后两车保持多大车距比较合适呢？

如图1所示，假设甲乙两车同向而行，甲随乙后，前车乙车突然刹车静止，甲车发现后立即刹车，那么甲乙两车至少应相距多远才不会发生追尾事故？

显然，甲车不追尾乙车，那么甲车与乙车的距离要比甲车的刹车距离长才行。甲车发现

乙车停车后，马上采取急刹的方式停车，依靠汽车轮胎与地面的摩擦力

f=μmg

（μ—轮胎与地面的摩擦系数；m—汽车质量，单位：千克；g—重力加速度，米/秒2）

减速，摩擦力对汽车做功，使汽车动能从

（v—汽车刹车前的速度，单位：米/秒）

减小到0。即摩擦力对汽车做的功正好等于汽车刹车前的动能：

W=fs=μmgs= （s—刹车距离，单位：米）

由此得到：

通过查询，得到汽车橡胶轮胎与干燥柏油路面的摩擦系数约为μ=0.7，重力加速度取g=10m/s，于是有

由此看到，汽车的刹车距离只与汽车的速度有关，速度越大，需要的刹车距离越大，刹车距离与汽车速度是平方关系。

甲、乙两车不发生追尾，就是后车车头与前车车尾不发生接触碰撞，那么甲车停车后甲乙两车的重心相距至少大于一个车长L，因而甲乙两车不发生追尾，两车的距离应

由上表可见，车速越快，车距需要越大。

如果是满载货车，也就是常说的“重车”，情况还要更复杂一些，因为满载货车质量很大，惯性很大，启动加速和刹车减速都非常困难，急刹时刹车鼓并不能提供足够的摩擦力让车轮短时间内停止转动，因而需要更长的刹车距离。而且在急刹时，车箱内装货物会对货车车箱前面拦板产生极大的冲力，会给货车司机带来很大的威胁。网上流传有视频，装载水泥柱的货车因急刹，后箱水泥柱冲破货箱前壁，冲破驾驶室后板，直接从驾驶窗穿出，对驾驶员造成致命伤害。所以，“重车”只能缓刹，需要更长的刹车距离。

三、侧翻问题

汽车侧翻有两种情况：其一，汽车横过斜坡，因斜坡坡度过大，造成汽车侧斜过度侧翻；其二，汽车转弯，因车速过快，转弯过急，造成车辆侧翻。

汽车侧翻是个力矩问题，两种情况都与汽车的重心高度和车宽相关联，车越宽，重心越低，出现侧翻的可能性越小。

1、斜坡侧翻

如图2所示，设斜坡角度是α，坡度为i = tanα，车的质量是m，则车所受重力为G = mg， 则车的沿斜面分量为Gx = mgsinα，垂直于斜面的分量为Gy = mgcosα，车宽设为d，重心高度设为h，汽车发生侧翻时，支点在如图2所示的侧斜一侧轮胎与地面的接触点O，如果发生侧翻，必然满足条件：

整理后，必然有：

坡度

a）就轿车来说，一般车宽1.6～2.0米，取较易发生侧翻的宽度1.6米，重心高度约0.5米，则有：

i > 1.6，即α>约58°

也就是说一般轿车横过斜坡发生侧翻的临界角度将近60°，一般斜坡的角度极少有到45°以上的，也就是说，一般情况轿车横过斜坡不会发生侧翻。

b）货车情况就要复杂得多，货车空载时，重心高度大约1米，车宽一般2.2～2.45米，还是取较窄相对易侧翻的，d = 2.2米，則

i > 1.1，即α>约47.7°

满载货车车，重心会抬高0.5米左右，也就是重心会达到h = 1.5米，则有

i > 0.73，即α>约36.2°

由此可见，无论轿车，还是货车在横过斜坡进，只要坡度不太大，都不会发生侧翻。当然，当前有很多货车司机装载货物的时候，大量超载，重心会更高，大大增加了横过斜坡发生侧翻的几率。

2、转弯侧翻

相比斜坡侧翻，更多的侧翻发生在转弯当中，网上大量视频显示，载重货车转弯时发生侧翻造成事故的几率要比斜坡侧翻要多得多，毕竟一般情况下道路多是上下坡，横过斜坡的情况少之又少。

转弯侧翻也是一个力矩问题，转弯时，汽车受到离心力，重力，地面摩擦力的作用，影响侧翻问题的主要是离心力和重力。

如图3所示，设汽车总质量为m，则汽车所受重力为G= mg，

车宽d，重心高h，汽车受到

的离心力为F = mv2/r（r-转弯

半径），支点在转弯外侧轮胎

与地面接触点O，则汽车若发

生侧翻，必满足条件：

，

于是有

轿车取d = 1.6米，重心高度h = 0.5米，城市道路交叉路口转弯半径取最大值

a）约r = 30米，则有

v > 约6.9（米/秒），约合v > 约25公里/小时

即是说，轿车在城市道路转弯时，速度应在时速25公里以内，否则就会发生侧翻。

b）满载货车取d = 2.2米，重心高度h = 1.5米，仍取城市道路转弯最大半径r = 30米，则

v > 4.7（米/秒），约合17公里的时速

如果货车超载的话，重心只会更高，那转弯速度就更低。

由 可见，转弯速度v与转弯半径r的平方根成正比关系，转弯半径越小，转弯速度也要求越小；如果满载货车在较高速度下被迫急转弯，那么侧翻就是板上钉钉的事，又因满载货车质量极大（十几吨～几十吨），一旦发生事故，造成的后果都是极为严重的，损失也是极大的。因此才有话说：“远离重车”。