【和锅巴谈物理】第一篇 安全开车的物理原理
本来和锅巴商量好了， 这个系列的第一篇从普及量子物理开始， 但是昨天厨子以及Fremont的关于车祸的文章，让我意识到，从嗨吧朋友们安全第一的角度出发，量子物理可以等到第二篇，这第一篇我们来聊聊安全开车的物理原理。
首先说说刀版千金的实例。 类似这样的事故每年都有很多起，很多平时开车很安全的开车人也会不幸成为肇事方， 因为这类事故里肇事方并没有超速， 他或她们的主要错误就是判断错误。
这类事故大同小异，通常是这样发生的： 在十字路口，没有红绿灯，主干道没有STOP牌，享有行驶优先权， 支道有STOP牌， 支道上的车辆通过主干道时， 必须yield主干道上的车辆。 既然是主干道， 限速通常在45 mile或更高，加上很多人超速， 开到55 mile是很寻常的事， 这样的路口一定是交通事故频发的地段， 大家要特别小心。 类似的也很常见的情况，就是T字而不是十字路口，主干道45 mile 限速，支道有 STOP 牌，支道上的车辆右转或左转进入主干道，也必须 yield 主干道 上的车辆， 这样的地段也是交通事故频发。 肇事者的主要错误就是判断错误。 我来解释一下这类事故背后的物理常识。
这张表格里， 我列出了几个关键数字。 第一行就是通过或完成转弯时间， 以秒为单位。 不论是十字路口还是T字路口， 支道上的车辆都是从零开始起步，然后加速并完成通过或转入主干道。其中的问题之一在于，这个时间还要包括开车人的反应，判断和决定时间， 很多缺少驾车经验的， 在这里就犯了第一个错误，可以起步的时候不起步，不该起步的时候因为慢了一拍， 反而犹犹豫豫地起步了， 最后总结的时候我会再提这个。 3.5秒是理想状况的平均值， 取决于主干道的宽度和路况等等，6秒是加上了反应判断时的犹豫， 是我建议的常见新手的可能平均值， 有的比较保守的驾校教练建议这个时间应该是7秒， 这个我觉得有点过于保守。
第二行就是主干道限速和常见速度，越是大城市超速的现象越严重。 关键的是第三行和第四行， 碰撞临界距离的意思是，在支道上的车辆起步前离主干道上过来的车辆的距离阈值，预留距离小于等于此距离必定会导致碰撞， 除非主干道上的车辆能够及时反应并能够立刻并足够减速。 我们不能指望每次主干道的车辆都能及时刹车减速， 所以这个距离是支道车辆通过或转入主干道必去预留足够的最低距离。
第四行是安全距离，别忘了驾驶坐在车头，但现在的车大多都有五六米长，再加上必须的margin，我设定的安全距离就是 碰撞临界距离+ 15米，这个设值是合理的。
这里就要说说物理上另一个很多人不知道的事实， 当一辆车向你开来时，一般人很难准确判定它的速度和距离， 在明亮的白天都是这样，在光线较差或视角受阻挡得情况下更是如此， 结果就是很多人错误判断，预留距离远远不够。
怎么解决这个问题，看到我这个计算，心理上可以预备了， 知道主干道上的车可以在短短几秒内开出70到150米甚至更多， 所以必须预留足够距离。但是很多人并没有这个距离概念怎么办， 我从物理常识的角度， 教你们个非常简单的办法， 建议回去交给家里初学开车的孩子们。
在你经常碰到的危险路口，记住不同路口的限速可能不一样所以要区别对待， 你停在那里，让主干道上的车开过去，它开得越快越好。 准备好， 如果它后面没车，你在它刚好通过时起步，按你平常习惯不必有意加快或减慢， 正常起步然后转弯， 当你完成转弯后，立刻看看前面那辆车离你的距离， 这就是你必须预留的最短距离。 多来几次， 你就会有在这个路口的必需的预留距离的直观感受。 通过十字路口也是一样，你就看着， 等主干道的车一通过，你就数“One Mississippi , two Mississippi …” 数到6， 那车离你的距离就是你必须预留的最短距离。直线通过路口的时间通常小于转弯进道的时间， 用5，6秒还是7秒要取决各人和路口具体情况。
第一个实例分析完， 我们来看看Fremont举的例子。这个更吓人，但背后的物理原理也很简单。 大家都知道动量守恒和动能守恒， 车祸是的动量就是MV， M是车加上人的质量，V是车速。 车祸里动量守恒就是事故前两车的动量之和等于撞车后两车的动量之和，动能守恒就是事故前两车的动能之和等于撞车后两车的动能之和。
这里说个更直观的例子。 小时候，男孩子都玩过玻璃弹珠 ， 女孩子类似的游戏是什么我就不知道了。 如果你用一个质量小的弹珠去打一个质量大的弹珠， 大弹珠会动的很慢， 而且大弹珠动的距离会较短。 反过来，如果你用一个质量大的弹珠去打一个质量小的弹珠， 小弹珠弹被打后会动的很快， 而且小弹珠动的距离会较长。这就是动量守恒和动能守恒。
这个道理就能解释我说的， 如果不考虑价格，燃油， 停车方便如何， 只从安全角度，自己的车的质量越大越安全。 那么有的朋友会问， 那么是不是质量大的车一定就安全呢？ 答案是， 那也不一定。 另外， 提问是好习惯，一定要养成不懂就问多问问题的习惯。
这就要说说很多人一个误解， 直到今天还很常见。 大家都说，日本车好是好，可靠是可靠，但就是不经撞，一撞就是瘪一大块，太不安全了。 看看美国车德国车，那么老的车， 钢板厚厚的， 皮实！ 这个其实是不对的。
这就要仔细解释撞车后的另一个关键物理原理， 撞车前起码一辆车的速度很快，而撞车后很短时间内两车都会停下来， 这个从被撞到完全停止的时间 Delta t 非常重要，这个Delta t 时间不一样，车里的乘客的结果也大不一样， 为什么？ 因为 Delta P（动量变化）= Delta MV， 这个上面已经说过，动量守恒，在动量变化恒定的情况下， 乘客在碰撞后受到的冲击力：
F = Delta P / Delta t
也就是说Delta t 时间越长，乘客在碰撞后受到的冲击力越小！
这就是为什么很多设计很好， 安全性高的车，故意把车头和车尾设计的很容易变形， 而乘客的车厢是加固的。 这样的设计， 看上去很不经撞，但车头和车尾成了Crumple Zones， 有意让它们吸收撞击的动量而变形，并缓冲和延长车辆停止的时间Delta t， 这样车是毁了， 但人受到的冲击力减小了很多所以安全了， 这就是Mrs. Fremont 能够在那么严重的事故后毫发无损的主要原因。 Camry的设计是非常出色的。
看过来看那些早年的美国大车，撞了以后几乎没有变形，所以Delta t 非常小， 结果大部分的冲击力就传到了乘客身上， 这样乘客受的伤会非常严重。
总结一下：
1. 正确估计过十字路口或T字路口必须预留的最短距离， 不要大意
2. 不该起步的时候绝不要起步，该起步的时候绝不要犹豫，犹豫会延长你的过道时间也会引起对方误判
3. 安全带必须在启动车之前系好， 很多人都是上路之后才手忙脚乱的去系
4. 如果你所在的地方停车很容易， 尽量买质量大的车，
5. 尽量买安全设计性好的大牌的车， 这点也很重要，这些名列前茅的车的设计都是经过千万实例验证过的
