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2022-04-01彎道車禍:藏匿在你我身邊的魔鬼! 628 期

Author 作者 林妙秦/目前就讀於高雄市新莊高中,對於數理化有著濃厚的興趣,期待在未來能寫出很多可以讓大家輕易讀懂的科學文章。

Take Home Message
► 彎道車禍的發生原因與圓周運動有關,由向心力的公式可以知道,當圓周運動切線速率愈大,所需向心力就越大;彎道半徑越小,所需向心力也越大。
► 車輛若要快速轉彎,需要增加向心力,此時可藉由地面正向力的水平分力補充。例如壓車過彎或將轉彎路面設計成外高內低。
► 媒體常使用的「離心力」一詞並不準確。在物理學中,若觀察者立於靜止的觀點,那麼事情發生始末的觀察、分析到現象都會一致,稱為慣性坐標。而離心力是由於車內的當事者覺不到自身與車體對地的運動,以為是離心力向外拋出。

2017年2月13日晚間,一輛遊覽車行經國道五號高速公路轉國道三號南下匝道,因過彎時衝出護欄翻落邊坡,造成33 死11 傷的慘況,成為國道交通史上傷亡最慘重的交通事故。其實彎道車禍的成因,主要是單純的駕駛問題,透過對物理的認知與學習、加強自律和管理,我們可以更容易預防兩造雙方引起的事故。

當我們在網路上搜尋「彎道車禍」時,就會跑出很多的案例,例如有篇報導的標題寫著「辦過路祭也沒用!139縣道死亡彎道頻傳死亡事故,又一男大生殞命」。顯然「彎道車禍」其中隱藏著令人難以理解的因素,是有一股看不見的力量作為推手,還是妖魔鬼怪在作亂,又或是難以避免的都市傳說,才需要以「路祭」的方式來鎮邪消災,解除厄運?

然而,「善治病者,必醫其受病之處;善救弊者,必塞其起弊之源」,凡事要從根本去著手,釜底抽薪才是解決問題之道。究竟「彎道車禍」隱藏著什麼令人難以理解的道理,就讓我們從根本的理論──圓周運動,來一探究竟吧!

什麼是等速率圓周運動?

小時候常在下雨天旋轉雨傘,傘面上的水滴會隨雨傘作圓周運動,當雨傘轉速增快時,傘面上的雨水則會沿切線方向飛出,這個例子的原理就跟圓周運動有關。

翻開《力學名詞辭典》,有關「圓周運動」的解釋如下:「一質點以大小一定之速率沿一圓周運動,則稱為等速率圓周運動。其圓周上每點之速度,均沿該點之切線方向。」

不知道大家是否有疑問,圓周上的質點既然「沿該點之切線方向」運動,那它為何會轉彎而變成圓周運動呢?原來在圓周上有一股看不見的力,垂直切線方向且向著圓心對每一質點施力,就如同有人在圓心拉著質點,迫使質點轉彎(圖一)。……【更多內容請閱讀科學月刊第628期】

圖一:等速率圓周運動時,圓周上有一股在垂直切線方向且向著圓心對每一質點的力,如同有人在圓心拉著質點,迫使質點轉彎。(123RF)