安全氣囊中的物理知識

葛曉云

[摘 要] 汽車中有一個安全裝置——安全氣囊，當汽車發生撞擊時安全氣囊及時打開，能緩解乘客由于慣性帶來的撞擊傷害。安全氣囊是如何起到保護作用的？如何可以讓安全氣囊發揮最大的作用？從物理的角度來闡述安全氣囊的安全作用。

[關 鍵 詞] 安全氣囊；物理；沖量和動量

[中圖分類號] U461.91 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）11-0191-01

交通事故中能夠最大限度地保護車主的性命安全措施是安全氣囊，發生交通事故的時候，車子嚴重的撞擊使乘客由于慣性也會受到嚴重的撞擊，受到傷害，這是一種物體相撞的自然規律。因此，我們在駕駛車輛的時候必須全面提高安全意識，例如，上車后一定要系好安全帶，在沒有影響駕駛的情況下將坐椅向后調整，適當保持人與氣囊之間的距離，一定不要在轉向盤上或者氣囊罩蓋的附近位置放任何東西等。為什么說這樣的做法是為安全考慮呢？本文從物理角度來闡述安全氣囊的安全作用。

我們需要了解相關的物理概念：

1.動量：指物體的質量與速度相乘得到的結果。表達式是：■。

2.動量變化量是作為物體的最后動量與最初動量的差值。表達式是■：

3.沖量：物體所受到的力與這個力之間的作用時間產生的乘積。表達式：■

眾所周知，運動的物體都有動量。如果排除外力作用之外，整個物體將會繼續根據當前的速度運動。當汽車出現撞擊時而產生了停止的運動，但是汽車內的乘客由于慣性會繼續運動的，這就會造成撞擊傷害。

要想阻止乘客的慣性，就必須在規定時間內給物體施加相應的反作用力。當汽車出現相撞時，汽車的動量瞬間改變，但乘客的動量卻保持不變（由于乘客還沒來得及反應過來），所以需要有很大的作用力才可以阻止乘客的運動。不管哪種輔助保護系統的設計，目的是需要讓乘客停止運動，這樣可以盡量減少對乘客的傷害。安全氣囊需要做的就是使乘客的速度減至零，這樣可以確保乘客所受到損傷是最小的。那就是要使乘客的動量在瞬間減少至零，根據沖量表達式I=Ft，整個時間只有那么幾分之一秒，可以看出這個力是十分巨大的。

另一個問題：為什么說安全氣囊必須與安全帶配合使用才可以做到安全呢？其實安全氣囊的全名是“輔助可充氣約束系統”，它只是一個起到輔助作用的安全設施系統，需要與安全帶配合使用，這樣才可以更好地發揮其最大的保護作用。假若駕駛人員沒有系好安全帶，當汽車出現碰撞的這個瞬間，安全氣囊就會向乘客的方向膨脹開來，而乘客因為慣性向前沖去，當人與安全氣囊相互接觸之后，此時就會被氣囊快速的彈開，從而會使其受到更大的沖擊力，如此的操作方法，使安全氣囊無法起到應有的保護乘客的作用，反而還有可能給乘客造成更大傷害。那么乘客和氣囊保持的距離方面問題，只有在沒有影響正常駕駛的前提下，人與氣囊之間的距離越大會更好一點，由于拉大距離就可以全面延長氣囊與人接觸的時間，這樣可以有效地減小它對人體的沖擊力，也能夠更好地降低乘客的受傷程度。

由于安全氣囊的使用是十分嚴格的。安全氣囊只允許在乘客與方向盤或者儀表板之間的有限空間內才能發揮出它應有的作用，同時一定需要在幾分之一秒的時間內完成這個工作使命。氣囊由纖細的尼龍纖維制成，且性能很好，十分方便折疊，折疊完整之后裝入到方向盤里面或者儀表盤。這樣可以使傳感器向氣囊充氣的設備發出充氣通知。當撞擊力以16～24公里/小時的速度撞擊磚墻的時候，氣囊就會開始出現充氣現象。當質量出現位移使電接觸進行斷開時，某一個機械開關就會很容易地被觸動，這樣可以通知傳感器已發生撞擊事件。傳感器此時就會從內置于微芯片中的加速計接收到相關的信號，那么安全氣囊充氣系統中有硝酸鉀與氮化鈉，這二者一旦發生相互反應，就會在瞬間生成氮氣，氮氣形成的熱流就會讓氣囊快速膨脹起來。當安全氣囊系統點燃的屬于“固體推進劑”時，那么后者的燃燒就變得十分迅速，此時就可能會產生很大的氣體為氣囊充氣。隨后，氣囊就會爆炸般地沖出原始的安裝位置，時速可以高達350多公里，這個速度比眨一下眼睛還要快，充氣的氣囊可以起到緩解乘客因為慣性而產生的撞擊造成的傷害。1秒之后氣體通過氣囊上的小孔就可以迅速的消散了，氣囊就能夠收縮起來，乘客又能夠自由移動。

參考文獻：

黃建鴻.美國職業教育的發展趨勢與特點[J].職教論壇，2006（21）.