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以140-180KM/h的速度拋出去,撞在鋼鐵護欄上,人扛得住嗎?

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如題,而扛得住的標(biāo)準(zhǔn)就是不會發(fā)生死亡事故。



這個問題等同于:從萬米高空墜落,砸在鋼鐵護欄上能不能被砸死。

題主您覺得呢?

140~180KM/h,換算一下就是39~50m/s。

易得:

萬米高空跳下,橫躺落地的終端速度也差不多在這個速度。



以下為計算過程(不感興趣的可以略過):



至于撞擊在鋼鐵護欄上的效果,我們可以把人體簡化成彈性物質(zhì)來探討。

39~50m/s的速度,我們?nèi)∑骄?5m/s。

護欄分成兩種情況。

第一種,人撞上去,幾乎不會變形的護欄:



人撞上護欄,從運動變成靜止的過程,人體通過壓縮變形,吸收了絕大部分的動能。

我們假設(shè)變形量為L,平均作用力為F。

那么:

對于一個橫躺撞在護欄上的人來說,預(yù)估最大變形量約0.1m。

因此,我們可以求得撞擊的最小平均作用力為:

也即,6萬kg。

這個最小的平均作用力都是60噸。由于受力并不均勻,其實撞擊時的尖峰力量是超過100噸的。

人體在撞擊的一瞬間產(chǎn)生的加速度超過1000g(此處g為重力加速度)。

而人體能夠承受的最高加速度記錄為46g,在汽車撞擊試驗中,胸腔能承受的g更是僅僅只有10g左右。

不說撞擊在護欄上,哪怕撞擊在鋼板上人也沒救了。

我們先看看撞擊在鋼板上的效果。

人體撞擊在鋼板上,,撞擊面積大約為0.1~0.5m^2

接觸面產(chǎn)生的壓強大約為2~10Mpa,而人體皮膚猶如一個密封材料把體內(nèi)的軟組織包裹,沖擊的剎那,內(nèi)部組織會朝著人體竅門,或者腹部柔軟部位沖擊,產(chǎn)生的局部壓強,可增加數(shù)倍,在局部達到幾十MPa。

而人體皮膚不同部位能承受的強度大約在2~16Mpa,只需要幾百Kpa,人體軟組織就足以受傷。

絕大多數(shù)的骨骼強度在70Mpa以內(nèi)。



只有股骨、脛骨、肱骨、橈骨等骨骼的強度,能夠超過100Mpa。



也就是說,哪怕撞擊在鋼板上,也會造成局部皮膚撕裂,內(nèi)部軟組織外流。

同時造成局部骨折,甚至粉碎性骨折。

例如,像頭顱這樣的結(jié)構(gòu),由于是圓形,撞擊在鋼板上的瞬間,接觸面積小,瞬間壓強可以輕松超過頭顱強度。

接下來計算撞擊在結(jié)實護欄上的情況。

從上圖的護欄可以看出,如果人體軀干撞擊在護欄上,最多撞上5根護欄,寬度4cm,撞擊平均長度30cm,那么總面積為:

5×0.04×0.3=0.06m^2

可得最小壓強達到10~20Mpa。

這個壓強達到了割裂皮膚和軟組織的效果,會比撞擊在鋼板上慘烈得多。

如果受力足夠均勻,可能還能留個全尸。但如果受力不均勻,例如主要的力量撞擊在其中一條護欄上,那么這條護欄上的最小壓強將超過100Mpa。如果撞擊部位足夠的特殊,將達到切斷人體的效果。

除了橫撞在護欄上,其實還有一種情況,那就是豎撞在護欄上。

頭先撞擊的情況,就完全不討論了。

只探討腿部接觸的情況。

我們假設(shè)撞擊的瞬間,進行了很完美的50cm的緩沖,那么平均沖擊力就可以降低到12噸左右。

不過這個沖擊卻主要是腿骨承受。

人體兩條脛骨的總橫截面積約為0.0006m^2。

對脛骨造成的瞬間沖擊壓強最小為200Mpa,已經(jīng)遠遠超過脛骨的強度。而且在如此快速的情況下,人體不可能進行完美緩沖,在力量不均的情況下,峰值壓強足以達到數(shù)百Mpa。

脛骨足以骨折成花了,朝著人體軀干刺入50cm,既有可能因為多臟器被尖銳骨骼穿刺身亡。

也就是說撞擊在第一種護欄上,生還的可能性極低,除非有奇跡發(fā)生。

第二種護欄:



這種護欄可以認為,人撞擊在護欄的一瞬間,一部分能量被護欄吸收,一部分能量被肉身吸收,依舊保留一部分動能,最后再落地第二次受傷。

我們假設(shè)撞擊的瞬間,產(chǎn)生的重力加速度為10g,那么人體撞擊在護欄的瞬間不會受重傷。

這樣撞擊的總作用力大約600kg,也即6000N。

考慮到人體和護欄變形,這個力量持續(xù)的距離約為0.3m。

那么,人體對護欄做功為1800 J 。

這個功,僅僅只有人體動能60750 J 的3%。

人體撞擊在護欄上,動能損失不可能僅僅只有這么點。除非是撞擊在麻桿做的護欄上。

從這個數(shù)據(jù)結(jié)果對比,可以發(fā)現(xiàn),人體撞擊在護欄上不受嚴(yán)重傷害的可能性,幾乎沒有。

容易計算,即便人體撞擊護欄時,人體對護欄做功僅僅只有動能的20%,撞擊產(chǎn)生的力也將達到40000N,也即4噸左右。

撞擊的瞬間,相當(dāng)于產(chǎn)生60g的加速度,超過人體極限。

即便僥幸不死,考慮到人體形變可能吸收了10%的動能,依舊還有70%的動能,讓人體以37.6m/s速度飛出去。

如此快的速度,撞擊在其它堅硬的物體上,生還可能性,同樣微乎其微。

但總的來說,相對于第一種護欄,生還的可能性,會大那么的一丟丟。

以上的計算結(jié)果,也值得讓人警醒。超高速情況下發(fā)生車禍,人體就和萬米高空墜落的效果差不多,生還可能性極低。車足夠結(jié)實,系好安全帶,等同于車的外部結(jié)構(gòu)不斷緩沖吸收動能,這樣才能有更大可能性保住性命。

其實這種速度,人體要完全不怎么受傷的話,撞在一張網(wǎng)上,都要足足緩沖10米的距離。

你用鋼鐵護欄,只讓人體用肉身來緩沖,那不就只有擺爛了嘛。

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