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直線運動

更新時間: 2008/03/27 下午 07:57:00
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延伸閱讀

1.等加速度直線運動。

3.V 2=V02 2aΔX

1.V=V0 at

2X=V0 t ½at2

 

 

大難不死之謎》47樓墜下 你離地面5.5秒         【聯合報/記者曾希文】2008/02/13

英國這處遊樂場的雲霄飛車號稱會讓人體會4.5g的快感。(圖片/美聯社)
去年底,美國紐約一名37歲洗窗工人從47樓摔到地面,不但奇蹟生還,並在治療一個月後能開口講話。根據計算,這名工人落地前的最高時速達約195公里;若以體重60公斤估算,工人落地時受地面衝擊力高達3318公斤。

這名奇蹟主角叫莫雷諾,和30歲的弟弟艾德加同為窗戶清潔公司工人。去年12月7日,兄弟兩人在一棟47層高的摩天大廈頂樓工作時,因懸掛式腳架突然斷裂,造成兩人從150公尺高空雙雙墜落,弟弟當場死亡,但莫雷諾一息尚存,被送往醫院救治。負責的醫生表示,「如果你相信奇蹟,這就是一個奇蹟。」之後莫雷諾恢復速度驚人,醫生也評估未來行動不成問題。

時速195 比飆車還快

台師大物理系教授沈青嵩說,從重力加速度的觀點,莫雷諾從高47層約150 公尺(h)的高處摔落,若忽略空氣阻力,計算墜地剎那最高速度(v)的公式為:

V:受重力加速度的末速、

V0:初速

g:重力加速度(9.8公尺/秒2

h:高度=150公尺

假設意外發生初速(V0)為0:

V2=0+2×9.8×150=2940

V=54.2公尺/秒

也就是表示,莫雷諾在墜地前所達到最高速度(末速),為每秒約54.2公尺,換算成時速為每小時195公里,比高速公路上狂飆的汽車還快。沈青嵩說,如果物體在墜落時有被施與外力,形成初速的話,末速將更快。

 

撞地衝擊力 3318.3公斤

從物理上來看,莫雷諾墜樓受到地面反作用力(F)也很驚人,意即碰地剎那地面給人體的衝擊力:

△P:動量變化

△t:觸地到靜止的時間

m:墜落物體質量

因動量等於質量乘以速度,假設莫雷諾碰地剎那的時間△t為0.1秒,而他的體重是60公斤,初速v為零,算出F值為32520,但此時的單位是力單位牛頓,必須再除以重力加速度,得到3318.3,才是一般理解的公斤重。

 

延0.9秒 衝擊力小10倍

沈青嵩表示,從高樓墜地大難不死與碰地到完全靜止的時間長短(△t)有相當大的關係。時間越長,受力越小;時間越短,受力越大。如果人在碰地時,還能做些反應,例如將膝蓋多彎曲一下,或者打滾幾圈,只要將△t從0.1秒,延長到1秒,地面給的反作用力就縮小10倍,減成331.83公斤。

這是為何消防隊救人時,地上都會鋪上一層柔軟充氣墊,還有撐竿跳運動的軟墊,都是為了延長落地時的接觸時間,「也許莫雷諾落下處質地較為柔軟。」

 

接觸面愈大 受壓力愈小

另外,沈青嵩說,墜落時以頭部,或整個身體側面和地接觸,也有很大的差別,因為當接觸面積愈大,人體受到的壓力也會愈小。所以墜落時,如果還可以控制身體方向,千萬不要用頭或其他小點接觸,要儘量增加碰地面積。

莫雷諾從47樓落下,需要的時間(t)也可以推算:

初速(v)為0,h=150,解出方程式約為5.5(秒),也就是莫雷諾從高處摔落時間。

【2008-02-13/聯合報】

 

 

 

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