用物理分析如何安全過黃燈

2013年修訂版《機動車駕駛證申領和使用規定》于1月1日正式施行，被稱為“史上最嚴交規”。“闖黃燈記6分”的新規則讓很多人不適應，怎么能剎住，多少距離能剎住，跟車距離多少米能不追尾？下面新浪用車就幫您計算一下這些數據，同時希望更多的駕駛者安全的通過每一個黃燈。

F=ma，質量越大越難剎停

簡單說明下這個F=ma公式的含義：在宏觀世界中，F代表力，以汽車為例可看成牽引力或制動力；m代表質量，不論是在地球還是在月球上，同一個物體的質量是不會變的；a代表著加速度，以直線運動為例，a就是在這條直線方向上的加速度，正值代表著做加速運動，而負值代表著做減速運動。當然，F=ma僅在宏觀世界中且不接近光速運動時有效，在量子力學與高速運動時無效，不過汽車也不會變成粒子那么小更不會以光速行駛。

　　F=ma示意圖，此圖為車輛減速

F=ma這條定律告訴我們，任何有質量的物體，要想改變運動狀態都必須受到力的作用。假設在F(剎車時則為阻力的合力)不變的情況下，質量越大的物體，其減速度越小，在黃燈亮起時越容易越線。所以SUV沉重的車身相比轎車需要更大的制動力才能確保不闖黃燈，對于那些大貨車，遇到緊急情況時基本上是很難及時停下來的。再舉個更夸張的例子，火車由于質量太大，鋼輪與鋼軌之間的制動力遠遠不夠立刻剎停所需，必須要行使很長一段距離才能停止。

如果要使質量大的汽車短距離內能剎停，只有采用更大的剎車盤以及制動效果更佳出色的剎車片，而這卻又會涉及到改裝。

60Km/h時需要多少制動距離？

學過高中物理的人應該還記得這樣一個公式：S=vt+1/2at2，假設在加速度恒定的前提下，時間與位移的對應關系。對應的減速公式就是：S=vt-1/2at2，v代表初速度，a代表減速度，t為減速所用的時間。上面我們已經通過牛頓第二定律F=ma對力、質量、加速度有了一個大概的了解，下面我們來討論一下位移、加速度與時間的關系。

　　S=vt-1/2at示意圖，此圖為車輛減速

假設一輛時速為60Km/h的汽車在勻速行駛，這時突然看見綠燈變黃燈，我們需要多少制動距離呢才能確保不被扣掉6分呢？V=60Km/h÷3.6≈16.67m/s減速至0m/s，假設減速度為1個G(G代表重力加速度)約等于9.8m/s2。在新浪汽車詳細測試中，市場上普通家用車型基本上都可以達到1個G的減速度，所以我們假設1個G為平均減速度來計算。當人眼看到黃燈亮起，到全力踩下制動踏板，到制動系統全力工作時，大概需要1.5秒的時間，代用公式：S=16.67×1.5-1/2×9.8×1.52=13.98米。一位駕駛熟練的司機在車況良好的情況下，以60Km/h的時速行駛時，其系統反應時間所走過的距離就要大概14米遠，這時候車輛才剛剛開始全力制動。

　　新朗逸制動曲線，從圖中可知其減速度最大為-1G。

從60Km/h減速到0Km/h又需要多少純粹制動時間呢？由公式t=(v1-v0)/a我們能夠知道，t=(16.67-0)/9.8=1.7秒，代入S=vt-1/2at2可計算出純粹的制動距離為14.187米。所以，從人眼看到黃燈亮起到完全制動停止，總位移約為13.98+14.187=28.158米。在60Km/h的時速下，在干燥路面上，在車況良好的情況下，要想完全停下至少需要28米的制動距離！若是在黃燈亮起前能有綠燈閃爍提示，會使駕駛員更好的判斷黃燈？請，新浪微博搜索高達330萬條之多，可見大家“黃燈”新規有所異議。在路上開車時，黃燈禁行會導致路口車速減慢，綠燈時段車速減慢，降低通行效率。同時路口“險象環生”，很容易導致追尾。所以，本篇為了應對這則新規，以物理理論詳細地詮釋該如何防止“闖黃燈”以及追尾事故：時速60Km/h時40米前備剎車，跟車距離至少為20米；時速40Km/h時20米前備剎車，跟車距離至少為8米。