“請系好安全帶。”—這句提示音伴隨著我們的每一次乘車出行。為什么看似柔軟的安全帶卻能在車禍中拯救生命?這背后蘊含著什么樣的物理規(guī)律?接下來就讓我們通過實驗,破解安全帶守護(hù)生命的科學(xué)密碼吧!

準(zhǔn)備材料:斜面與軌道、小車(安裝固定桿與卡紙模擬座椅)木塊(模擬碰撞塊)、橡皮泥(模擬乘客)、橡皮筋(寬約3.5毫米,模擬安全帶)刻度尺,如圖1。

先將軌道傾斜 30° ,搭建碰撞場景接下來,我們分兩組實驗,每個實驗進(jìn)行三次。
第一組:橡皮泥無橡皮筋約束。將小車從A點釋放,讓其自由滑動,記錄碰撞后橡皮泥滾動的距離,觀察橡皮泥的形變程度,如圖2。

第二組:橡皮泥被橡皮筋約束。同樣,將小車從A點釋放,讓其自由滑動,記錄碰撞后橡皮泥滾動的距離,觀察橡皮泥的形變程度,如圖3。

從圖4中我們可以看到,小車碰撞后,橡皮泥無“安全帶”保護(hù),直接飛了出去,然后滾落在軌道上,并繼續(xù)向前滾動了一段距離,被摔了個“七鶯八素”。而在第二組實驗中,小車碰撞后,橡皮泥在“安全帶”的保護(hù)下,并不會脫離小車,且形變較小,如圖5。


多次實驗記錄的結(jié)果如表1。

從表中可以看出,在相同的碰撞條件下,有橡皮筋的約束可以有效減輕碰撞造成的后果。
安全帶為什么會有如此明顯的效果呢?這是因為小車在碰撞瞬間會停止運動,而“乘客”由于慣性會維持原運動狀態(tài),繼續(xù)向前運動,從而造成“安全事故”。而“安全帶”可以約束“乘客\"的位移,并起到緩沖的作用,從而減小“乘客”受到的傷害。另外,有研究表明,在車輛低速碰撞的場景下,安全帶的約束和緩沖作用可使乘坐人員的生存概率大幅提升。因此,無論是駕駛員還是乘客,系安全帶是非常必要的。
(作者單位:江蘇省徐州市瀟湘路學(xué)校)